NO179657B - Radiotestslöyfe for en radiosender/mottaker - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for sløyfekopling av et radiofrekvent kvadraturmodulert testsignal utsendt av en senderseksjon i en sender/mottaker eller transceiver til en mottakerseksjon for testing av senderen/mottakeren.

Spesifikasjonene for det europeiske mobiltelefonsystemet GSM (Groupe Special Mobile) definerer en testfunksjon der en basisstasjon tester virkemåten til radioseksjonene i sin sender/mottaker ved å generere et testsignal som blir utsendt av senderseksjonen og som blir sløyfekoplet tilbake til mottakerstasj onen.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning som danner en testsløyfe av denne typen.

Dette blir oppnådd ved hjelp av en anordning ifølge oppfinnelsen som er karakterisert ved at anordningen omfatter en kvadratur-demodulatoranordning for demodulering av det senderfrekvente kvadraturmodulerte testsignalet i to basisfrekvente kvadraturfase-signaler; en kvadratur-modulatoranordning for modulering av de basisfrekvente signaler til et mottakerfrekvent kvadraturmodulert testsignal; og en forsinkelsesanordning forbundet mellom demodulator- og modulatoranordningen for å forsinke begge de basisfrekvente signalene separat med en tidsperiode som svarer til tidsdifferansen som er nødvendig mellom utsendelsen og mottakelsen ved hjelp av senderen/mottakeren.

For å sløyfekople et testsignal som er generert av senderen/mottakeren på en passende måte til mottakeren, bør testsignalet omformes over et dupleks-intervall fra sendefre-kvensen til mottakerfrekvensen og forsinkes med en tidsperiode som svarer til den tidsdifferansen som eir definert mellom utsendelsen og mottakelsen av en kanal i senderen/mottakeren, i GSM-spesifikasjonene tre kanalintervaller. I tillegg kan senderen/mottakeren arbeide i frekvenshopp-modus slik at de brukte frekvensene endres fra et testintervall til et annet.

Det er vanskelig å kombinere disse egenskapene, spesielt på bakgrunn av den nødvendige forsinkelse. Realiseringen av forsinkelsen og de benyttede frekvenser (800 til 1000 MHz) på en koaksial fbrsinkelseslinje eller lignende, vil resultere i fysiske lengder av forsinkelseslinjen som er umulig å realisere i praksis.

Ifølge oppfinnelsen blir testsignalet demodulert til basisfrekvensen og forsinkelsen blir realisert ved å forsinke begge basisfrekvens-signalene I og Q før de blir kvadraturmodulert til mottakerfrekvensen. Forsinkelsen av basisfrekvens-signalet kan realiseres ved hjelp av en elektronisk forsinkelseslinje.

I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen blir forsinkelsen av basisfrekvens-signaler realisert ved hjelp av en forsinkelseslinje basert på analog ladningsoverføring. Dette er den enkleste og mest fordelaktige måten å realisere den nødvendige forsinkelse på.

I en annen utførelsesform av oppfinnelsen blir forsinkelseslinjen realisert digitalt. Denne utførelsesformen har imidlertid i det minste de følgende ulemper sammenlignet med den analoge løsningen. - A/D- og D/A-omformingene av testsignalet forringer signal/støy-forholdet med mindre det benyttes en høy oppløs-ning; - hurtige A/D- og D/A-omformere med høy oppløsning øker omkostningene;

digitale kretser krever mer plass på kretskort;

analoge og digitale kretser koplet til signalbanen krever forskjellige kilder for driftsspenning slik at kombinasjonen av de forskjellige arbeidsspenninger vil interferere med det analoge testsignalet.

I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av eksempler på utførelsesformer og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er et blokkskjerna over en sender/mottaker eller transceiver som omfatter en anordning ifølge oppfinnelsen; og Fig. 2 illustrerer hovedtrekkene ved anordningen ifølge oppfinnelsen ved hjelp av et blokkskjema.

Formålet med radiotestenheten ifølge oppfinnelsen er å muliggjøre at et radiofrekvens testsignal som genereres av senderseksjonen i en kombinert sender/mottaker av full duplekstype, kan styres på en slik måte at det blir ført på riktig måte tilbake til mottakerseksjonen i den samme senderen/mottakeren for mottakelse og analysering. På denne måten blir det dannet en testsløyfe som inneholder i det minste transceiverens radioseksjoner, kanskje også multipleks-anordningene o.s.v. Tilstanden og virkemåten til transceiveren kan observeres automatisk ved å målte test-ytelsen og passende egenskaper ved det mottatte testsignalet som er først gjennom testsløyfen. I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet i forbindelse med en transceiver som skal brukes ved basisstasjonen i et celledelt, mobilt radiotelefonsystem, men oppfinnelsen er ikke på noen måte begrenset til denne anvendelsen.

På figur 1 omfatter transceiveren i det minste to, fortrinnsvis fire, sender/mottaker-par henholdsvis IA, 10A og IB, 10B, slik at hvert par danner en full dupleks-forbindelse. Utgangene fra senderenhetene IA og IB er koplet ved hjelp av en summeringsanordning 2 til en felles antennelinje 3 og til en felles senderantenne 4. En mottakerantenne 6 er koplet gjennom en antennelinje 7 til en forgreningsanordning 9 som deler det mottatte signalet til mottakerenhetene 10A og 10B. Sender- og mottaker-enhetene refererer i denne forbindelse hovedsakelig i denne forbindelse til radiosanksjonene i den komponerte senderen og mottakeren, også kalt transceiveren. Hver sender- og mottakerenhet har sin egen sender- eller mottaker-frekvens slik at sender- og mottaker-frekvensene til enheter som utgjør et fullt dupleks-par, for eksempel IA og 10A, er anordnet ved en avstand på et dupleks-intervall fra hverandre, for eksempel 45 MHz. I tillegg er hver frekvenskanal TDMA tidsdelt multiplekset slik at den omfatter flere digitale trafikk- og/eller styre-kanaler. GSM-spesifikasjonen definerer åtte basisfrekvenser for basisstasjonen, hver delt i åtte kanalintervaller.

I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen er en radiotestenhet 11 koplet mellom antennelinjene 5 og 7. For dette formål omfatter antennelinjen 5 en forgreningsanordning 3 som avgrenser endel av det utsendte signal til en inngang 12 i radiotestenheten 11. En utgang 13 i radiotestenheten 11 er koplet til antennelinjen 7 ved hjelp av en retningskopler 8 som tilfører et utgangssignal fra radiotestenheten til antennelinjen 7 i en retning mot mottakerenhetene. Alternativt kan radiotestenheten for eksempel være koplet direkte til de enkelte sender- og mottaker-enhetene.

Figur 2 er et blokkskjerna over den foretrukne utførelses-form av radiotestenheten 11. Fra inngangen 12 blir et radiofrekvent testsignal, for eksempel 800-1000 MHz, tilført gjennom et fast dempeledd 21 til en forgreningsanordning 22 som deler signalet til innganger A og B i en kvadratur-demodulator 23, slik at signalene ved inngangene blir blandet i blandetrinn 23A og 23B ved hjelp av lokaloscillator-signaler i kvadraturfase (en fasedreining på 90 °) til en basisfrekvens for å danne to kvadraturfase-signaler I og Q, hvis frekvensom-råde er mellom 0 og 100 kHz. Utgangssignalet I fra blandetrinnet 23A blir tilført gjennom et lavpassfilter 24A, en forsterker 25A, en forsinkelseslinje 26A og et lavpassfilter 27A til et blandetrinn 28A i kvadraturmodulatoren 28. Tilsvarende blir utgangssignalet fra blandetrinnet 23B tilført gjennom et lavpassfilter 24B, en forsterker 25B, en forsinkelseslinje 26B og et lavpassfilter 27B til et blandetrinn 28B i kvadraturmodulatoren 28. I kvadraturmodulatoren 28 blir signalene I og Q modulert med lokaloscillator-signaler i kvadraturfase til mottakerfrekvensen. Utgangssignalene fra blandetrinnene 2 8A og 28B blir kombinert ved hjelp av en summeringsanordning 29 for å danne det endelige testsignal som blir tilført gjennom en forsterker 30 til en koplingsenhet 31, som under styring av en styreenhet 38 kopler testsignalet gjennom bare under forutbestemte testintervaller. Fra svitsjeenheten 31 blir testsignalet tilført en forgreningsanordning 3 2 som deler signalet til en signalnivå-styregren og gjennom et båndpassfilter 3 3 til utgangen 13 på radiotest-enheten.

Formålet med forsinkelseslinjene 26A og 26B er å forsinke testsignalet før det blir tilført mottakeren med en tidsperiode som svarer til den tid som kreves mellom utsendelsen og mottakelsen på en linje i vedkommende transceiver. I GSM-spesifikasjonene er denne tidsperioden tre kanalintervaller. Forsinkelseslinjene 2 6A og 26B er innbyrdes identiske. I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen er de realisert ved hjelp av en krets basert på analog sampling og ladnings-forskyvning hvor ladninger blir overført i synkronisme med et taktsignal generert av en oscillator 39. En egnet krets er RD5108A som er fremstilt av Reticon Inc og i hvilken der er 2048 ladningslagrede anordninger koplet i sekvens. Signalene I og Q blir samplet under annenhver taktperiode, og samplene føres fra en ladningslagrende anordning til en annen under hver taktperiode. Størrelsen av forsinkelsen blir bestemt av frekvensen til oscillatoren 39, 1,216 MHz i dette spesielle tilfellet, for således å oppnå den ovennevnte forsinkelse på tre kanalintervaller i overensstemmelse med GSM-systemet. De forsinkede signalene I og Q ved utgangene på forsinkelseslinjene 2 6A og 2 6B er samplede analoge signaler hvis spektere innbefatter samplingsfrekvensen. Denne samplingsfrekvensen blir fjernet ved hjelp av lavpassfiltere 27A og 27D som er koplet etter forsinkelseslinjene. Alternativt kan forsinkelseslinjene 26A og 26B realiseres digitalt slik at de omfatter en analog/digital-omformer, et digitalt skiftregister og en digital/analog-omformer for begge basisfrekvens-signalene.

I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen har koplingsenheten 31 to hovedfunksjoner: 1) å separere testsignalet ved utgangen av modulatoren 28 tilstrekkelig effektivt fra mottakeren mellom testintervallene, og 2) å sette det opprinnelige nivået av testsignalet til en ønsket verdi. Derfor omfatter koplingsenheten en forgreningsanordning 311 som deler utgangssignalet fra forsterkeren 30 i to grener. Den første grenen omfatter tre bryteranordninger 312, 313 og 314 som er koplet i serie og en forsterker med konstant forsterkningsgrad, slik at forsterkningsgraden til grenen er 15 dB. Den andre grenen omfatter to bryteranordninger 316 og 317 koplet i serie og et fast dempeledd 318, idet dempningen til grenen er 15 dB. I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen er differansen i effektnivåene til signaler som føres gjennom de forskjellige grenene, således 3 0 dB. Utgangssignalene fra dempeleddet 318 og forsterkeren 315 blir matet til en summeringsanordning 319 hvis utgang danner utgangen fra koplingsenheten 31 forbundet med forgreningsanordningen 32. Under testintervallet forårsaker styreenheten 31 at bryteranordningene 312 til 314 blir lukket ved hjelp av et styresignal RF HØY eller forårsaker alternativt at bryteranordningene 316 til 317 blir lukket ved hjelp av et styresignal RF LAV for å tilføre et mottakerfrekvent testsignal til mottakeren. Mellom testintervallene er bryteranordningene i begge grenene åpne slik at de adskiller testsignalet fra inngangen på mottakeren. Valget av effektnivået til grenen og testsignalet avhenger av om det er den øvre eller nedre ende av det dynamiske området til mottakeren som skal testes. Dempningen til åpne bryteranordninger i det radiofrekvente området må være slik at nivået til et signal som lekker gjennom en åpen gren, er minst 25 dB mindre enn signalnivået ved utgangen fra den valgte gren. I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen er bryteranordningene realisert ved hjelp av PIN-dioder. De alternative effektnivåene til testsignalet kan dannes ved kombinasjoner av brytere, forsterkere og dempeledd som er forskjellige fra hva som er beskrevet ovenfor, forutsatt at minst to alternative signalbaner med forskjellige faste dempninger eller forsterkninger blir oppnådd.

Nivået på testsignalet som lekker til utgangen av radiotestenheten 11, blir overvåket ved å føre en del av utgangssignalet fra koplingsenheten 31 ved hjelp av forgreningsanordningen 32 til effektnivå-styregrenen, hvor effektnivået til signalet blir målt. Hvis effektnivået til utgangssignalet mellom testintervallene overstiger en forut bestemt terskelverdi, antar styreenheten 38 at bryterne er skadet eller arbeider feilaktig og hindrer generering av testsignalet ved å avbryte forsyningen med driftsenergi til oscillatoren 45, for eksempel. Effektnivå-styregrenen overvåker også nivået av det uttrukne testsignalet under testintervallet. Hvis effektnivået til testsignalet under testen ikke overstiger det forut bestemte terskelnivået, antar styreenheten 38 at koplingsenheten 31 har virket feilaktig og ser bort fra den sløyfetesten som er utført i dette interval-let. I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen omfatter styregrenen en serieforbindelse av følgende komponenter i følgende rekkefølge: et båndpassfilter, 34, en bryteranordning 35 som i sin lukkede tilstand virker som et 10 dB dempeledd for å beskytte etterfølgende komponenter, en likeretter dannet av en diode Dl, og en nivåmålingskrets slik som en komparator anordnet i styreenheten 38. Styreenheten 38 får bryter-anordningen 38 til å åpne under testintervallene og lukke mellom testintervallene med hjelp av et signal SDETC.

Lokaloscillator-signalene til demodulatoren 23 blir generert fra utgangssignalet på en frekvenssyntetisator 44 ved å mate det til blandetrinnet 23A med en fasedreining på 0° og til blandetrinnet 23B med en fasedreining på 90°. Tilsvarende blir lokaloscillator-signalene for modulatoren 28 dannet ved å mate utgangssignalet fra en frekvens-syntetisator 45 til blandetrinnet 2 8A på modulatoren 28 med en fasedreining på 0° og til blandetrinnet 28B med en fasedreining på 90°.

Under testing mottar radiotestenheten et testsignal fra senderenheten 1 og sender det videre til mottakerseksjonen 2, enten under hvert testintervall innenfor den samme faste frekvenskanal, eller når transceiveren arbeider i frekvenshoppe-modus, ved å endre den fysiske frekvenskanalen under hvert testintervall. Driften av frekvens-syntetisatorene blir styrt og overvåket ved hjelp av styreenheten 38. Under testing mottar styreenheten 38 fra en annen komponent i transceiveren, for eksempel fra frekvenshopp-enheten, et absolutt kanalnummer for hvert testintervall før begynnelsen av testintervallet. Deretter genererer styreenheten 38 kommandodata fra dette absolutte kanalnummeret for syntetisatorene 44 og 45, på grunnlag av hvilke data utgangssignalene fra syntetisatorene blir låst til en frekvens som svarer til hver spesiell kanal. I den foretrukne utførelses-form av oppfinnelsen der hver frekvenskanal har åtte kanalintervaller, blir konmandodataene tilført syntetisatorene omkring 4 ms, d.v.s. syv intervaller, før testintervallet. På denne måten blir det sikret at syntetisatorene 44 og 45 har en innstillingstid på minst 3 ms før testintervallet. Omkring 0,5 ms før begynnelsen av testintervallet, overvåker styreenheten 38 tilstandene til alarmsignaler RXALM og TXALM i syntetisatoren, hvilke signaler indikerer om syntetisatorene 44 og 45 har låst eller ikke. Hvis begge syntetisatorene har låst seg før begynnelsen av testintervallet, styrer styreenheten 38 koplingsenheten 31 slik at den forbinder testsignalet med utgangen 13 for testintervallet. Hvis bare en eller ingen av syntetisatorene 44 og 45 har låst seg før begynnelsen av testintervallet, så lukker ikke styreenheten 38 bryterne i koplingsenheten 31 og testsignalet vil ikke bli tilført utgangen 13, slik at mottakerens interferens blir forhindret.

Styreenheten 38 inneholder flere feiltellere for overvåkning av virkemåten til radiotestenheten. Feiltellere som skal oppdateres, innbefatter en frekvenshoppkommando-teller, syntetisatortellere, koplingsenhet-tellere og en teller for testintervaller som er tapt på grunn av en feil i testenheten under testing.

Riktigheten av den mottatte kanalnummer-kommando blir kontrollert ved hjelp av frekvenshoppkommando-tellere. Styreenheten 3 8 mottar kanalnummerne fra transceiveren i dupleksform og kontrollerer at begge kanalnummere er identiske og at de har den riktige paritet. Hvis dette ikke er tilfelle, oppdaterer styreenheten frekvenshopp-telleren og genererer ikke kommandodata til syntetisatorene 44 og 45. På denne måten blir det aktuelle testintervallet forkastet i radiotest-enheten og telleren for tapte intervaller blir inkrementert.

En separat syntetisator-teller er tilveiebrakt for hver syntetisator, hvilken teller blir inkrementert hvis syntetisatoren ikke låser seg før testintervallet og testintervallet blir forkastet. Hvis lesingen av syntetisatortellerne overstiger en forut bestemt terskelverdi, stopper driften av radiotestenheten fullstendig.

Koplingsenhet-telleren blir inkrementert hvis det blir funnet ut at bryterne i koplingsenheten 31 ikke har lukket seg eller åpnet seg ved de riktige tidspunkter under testingen.

Figurene og beskrivelsen av disse er bare ment å illustrere foreliggende oppfinnelse. Når det gjelder detaljene kan anordningen ifølge oppfinnelsen variere innenfor rammen av de vedføyde krav.

Claims (8)

1. Anordning for sløyfekopling av et radiofrekvent kvadraturmodulert testsignal utsendt av en senderseksjon (IA, IB) i en kombinert sender/mottaker til en mottaker-seksjon (10A, 1.0B) for testing av den kombinerte senderen, karakterisert ved at anordningen (11) omfatter en kvadratur-demodulatoranordning (23) for demodulering av det senderfrekvente kvadraturmodulerte testsignalet i to basisfrekvente kvadraturfase-signaler (I, Q); en kvadratur-modulatoranordning (28) for modulering av basisfrekvens-signalene til et mottakerfrekvent kvadraturmodulert testsignal; og en forsinkelsesanordning (26A, 26B) forbundet mellom demodulator- og modulatoranordningen (23, 28) for å forsinke begge basisfrekvens-signalene (I, Q) separat med en tidsperiode som svarer til tidsforskjellen som er nødvendig mellom utsendelsen og mottakelsen i den kombinerte senderen/mottakeren.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at forsinkelses-anordningen (26A, 26B) omfatter en forsinkelseslinje basert på analog ladningsoverføring for begge basisfrekvens-signalene (I, Q), og ved at begge forsinkelseslinjene blir styrt av det samme taktsignalet, hvis frekvens bestemmer størrelsen av forsinkelsen.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at utgangssignalene fra begge forsinkelseslinjene (26A, 26B) blir filtrert (27) for å fjerne frekvensen til taktsignalet som styrer forsinkelseslinjene, fra det forsinkede signalet før modulasjon.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at forsinkelses-anordningen (26A, 26B) omfatter en digital forsinkelseslinje for begge basisfrekvens-signalene, hvilken forsinkelseslinje omfatter en analog/digital-omformer, et digitalt overførings-register og en digital/analog-omformer.

5. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at frekvensene til lokal-oscillatorsignalet i demodulatoranordningen (23) og modulatoranordningen (28) er regulerbare uavhengig av hverandre.

6. Anordning ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at anordningen (11) er koplet mellom en senderantenne-linje (5) og en mottakerantenne-linje (7) i den kombinerte senderen/mottakeren.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at en koplingsanordning (31) er anordnet mellom utgangen fra modulatoranordningen (28) og mottakerantenne-linjen (7) for å forbinde modulatoranordningen (28) med mottakerantenne-linjen bare under forut bestemte tidsintervaller.

8. Anordning ifølge noen av de foregående krav for bruk i et TDMA-system, karakterisert ved at forsinkelsen er 3 kanalintervaller.