NO179658B - Radiotestslöyfe for en radiosender/mottaker - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for sløyfekopling av et radiofrekvent testsignal utsendt av en senderseksjon i en kombinert sender/mottaker (transceiver) til en mottakerseksjon for testing av den kombinerte senderen/mottakeren.

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

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

Dette blir oppnådd ved hjelp av en anordning ifølge oppfinnelsen som er karakterisert ved at anordningen omfatter en blanderanordning for omforming av testsignal fra en senderfrekvens til en mottakerfrekvens; en koplingsanordning som forbinder testsignalet fra utgangen av blanderanordningen til en anordningsutgang og gjennom denne til mottakerseksjonen bare under forutbestemte testintervaller; og en styreanordning for kontroll av virkemåten av koplingsanordningen ved å overvåke signalnivået i anordningsutgangen.

For å sløyfekople et testsignal generert av

senderen på en passende måte til mottakeren, bør testsignalet omformes over et dupleks-intervall fra sendefrekvensen til mottakerfrekvensen. Ifølge oppfinnelsen blir testsignalet først demodulert fra sendefrekvensen til en basisfrekvens og så modulert fra basisfrekvensen til mottakerfrekvensen.

Ifølge oppfinnelsen blir den interferensen som forårsakes av testsignalet ved normal mottakelse i mottakeren forhindret ved på forsyne anordningen med en koplingsanordning som separerer testsignalet fra inngangen på mottakeren mellom testintervallene eller under feilfunksjon av anordningen. Enhver koplingsanordning som bevirker tilstrekkelig separasjon eller dempning i radiofrekvens-området kan benyttes som koplingsanordning. I den foretrukne utførelseform av oppfinnelsen blir det benyttet PIN dioder.

På grunn av skade eller feilfunksjonering av koplingsanordningen kan imidlertid testsignalet interferere konstant med mottakeren også mellom testintervallene. Dette resulterer i forstyrrelser i mottakelsen eller, i det verste tilfellet, mottakeren kan bli blokkert og kommunikasjon ved testsignal-frekvensen kan bli forhindret. Derfor er anordningen ifølge oppfinnelsen forsynt med en anordning for å styre separasjons-bryterne, hvilken anordning overvåker signalet ved anordningens bak bryterne for således å forhindre generering av et testsignal ved sendefrekvensen hvis signalnivået ved anordningens utgang overstiger en forut bestemt terskelverdi på grunn av skade på eller feilfunksjonering av bryterne. Slik måling av absolutt-nivået til et signal som lekker inn i utgangen, er en klart mer pålitelig metode til å sikre at bryterne virker riktig enn for eksempel overvåkningen av bryternes styrestrøm. Mangelen på styrestrøm indikerer at bryterne sannsynligvis ikke arbeider riktig, men styrestrømmen indikerer ikke en testsignal-lekkasje til mottakeren på grunn av skadde brytere.

I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av eksempler på utførelsesformer under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 er et blokkskjerna over en kombinert sender/mottaker

som omfatter en anordning ifølge oppfinnelsen; og

Fig. 2 illustrerer hovedtrekkene ved anordningen ifølge oppfinnelsen ved hjelp av et blokkskjerna.

Formålet med radiotestenheten ifølge oppfinnelsen er å gjøre det mulig for et radiofrekvent testsignal som genereres av senderseksjonen i en kombinert sender/mottaker av full duplekstype, å bli styrt på en slik måte at det blir ført riktig tilbake til mottakerseksjonen i den samme kombinerte senderen/mottakeren for mottakelse og analysering. På denne måten blir det dannet en testsløyfe som i det minste inneholder radioseksjonene til den kombinerte senderen/mottakeren, kanskje også multipleks-anordningene o.s.v. Tilstanden og virkemåten til den kombinerte senderen/mottakeren kan observeres automatisk ved å måle testytelsen og passende egenskaper ved det mottatte testsignalet som er ført gjennom testsløyfen. I det følgende vil oppfinnelsen bli beskrevet i forbindelse med en kombinert sender/mottaker 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 den kombinerte senderen/mottakeren minst to, fortrinnsvis fire, sender/mottaker-par IA, 10A og IB, 10B respektive, 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 mottaker-enhetene 10A og 10B. I denne forbindelse refererer sender- og mottaker-enheter slik de brukes her, hovedsakelig til radioseksjonene i den komponerte senderen/mottakeren. Hver sender-og mottaker-enhet 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 tidsdelt multiplek-set, TDMA, for å innbefatte flere digitale trafikk- og/eller styre-kanaler. GSM-spesifikasjonen omfatter åtte basisfre-kvenser for basisstasjonen, hver inndelt 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 avgrener endel av det utsendte signalet 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 2 3A og 2 3B 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 en kvadratur-modulator 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 2 8B i kvadraturmodulatoren 28. I kvadraturmodulatoren 28 blir signalene I og Q modulert med lokaloscillator-signaler i kvadraturfase til mottakerfrekvensen. Utgangssignalene fra blandetrinnene 28A og 28B blir kombinert ved hjelp av en summeringsanordning 29 for å danne det endelige testsignalet, som blir tilført gjennom en forsterker 3 0 til en koplingsenhet 31, som under styring av en styreenhet 3 8 kopler testsignalet gjennom denne bare under forutbestemte testintervaller. Fra koplingsenheten 31 blir signalet tilført en forgreningsanordning 32 som deler signalet til en signalnivå-styregren og gjennom et båndpassfilter 33 til utgangen 13 på radiotest-enheten.

Formålet med forsinkelseslinjene 2 6A og 2 6B er å forsinke testsignalet før det blir tilført mottakeren over en tidsperi-ode som tilsvarer den tid som er nødvendig mellom utsendelsen og mottakelsen på en linje i vedkommende kombinerte sender/mottaker. I GSM-spesifikasjonene er denne tidsperioden tre kanalintervaller. Forsinkelseslinjene 26A og 26B er innbyrdes identiske. I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen er de realisert ved hjelp av en krets basert på analog sampling og ladningsforskyvning der ladninger blir overført i synkronisme med et taktsignal som genereres av en oscillator 39. En egnet krets er RD5108A som fremstilles av Reticon Inc og der det er 2048 ladningslagrede anordninger koplet i sekvens. Signalene I og Q blir samplet under annenhver taktperiode, og samplene føres fra en ladnings-lagrende 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 forsinke-de signalene I og Q ved utgangene på forsinkelseslinjene 26A og 2 6B er samplede analog-signaler hvis spektre 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 innledende nivå av testsignalet til en ønsket verdi. Inngangen til koplingsenheten omfatter derfor 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 forsterkning, slik at forsterkningen til grenen er 15 dB. Den andre grenen omfatter to bryteranordninger 316 og 317 som er koplet i serie og et fast dempeledd 318, slik at dempningen til grenen er 15 dB. I den foretrukne utførelses-form av oppfinnelsen er forskjellen i effektnivåene til signalene 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 som er koplet til for-greningsanordningen 32. Under testintervallet bringer styreenheten 38 bryteranordningene 312 til 314 til å bli 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 testsignal ved mottakerfrekvensen til mottakeren. Mellom testintervallene er bryteranordningene i begge grener åpne slik at de separerer testsignalet fra inngangen til mottakeren. Valget av effektnivå i grenen og for testsignalet avhenger av om det er den øvre eller nedre ende av mottakerens dynamiske område 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, minst er 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 være dannet 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 er 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 for-greningsanordningen 32 til effektnivå-styregrenen, der effektnivået til signalet blir målt. Hvis effektnivået til utgangssignalet mellom testintervallene overstiger en forut bestemt terskelverdi, antar styreenheten 38 at bryterne er skadet eller virker feilaktig og forhindrer generering av testsignalet ved å avbryte forsyningen av driftsenergi til oscillatoren 45, for eksempel. Effektnivå-styregrenen overvåker også nivået til 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 oppdaterer feiltelleren og/eller forkaster sløyfetesten som er utført i løpet av dette intervallet. I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen omfatter styregrenen en serieforbindelse av følgende komponenter i følgende rekkeføl-ge: et båndpassfilter 34, en koplingsanordning 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 koplingsanordningen 35 til å åpne under testintervallene og lukke mellom testintervallene med hjelp av et signal SDETC.

Lokaloscillator-signalene til demodulatoren 23 blir generert fra utgangssignalet til 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 til modulatoren 28 dannet ved å mate utgangssignalet fra en frekvens-syntetisator 45 til blandetrinnet 28A i 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 den kombinerte senderen/mottakeren 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 eller annen komponent i den kombinerte senderen/mottakeren, for eksempel fra frekvenshopp-enheten, et absolutt kanalnummer for hvert testintervall før begynnelsen av testintervallet. Deretter genererer testenheten 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 utførelsesform av oppfinnelsen der hver frekvenskanal har åtte kanalintervaller, blir kommandodataene 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 syntetisatorene, hvilke signaler indikerer om syntetisatorene 44 og 4 5 har låst seg 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 under testintervallet. Hvis bare en eller ingen av syntetisatorene 44 og 45 har låst seg før begynnelsen av testintervallet, lukker ikke styreenheten 3 8 bryterne i koplingsenheten 31 og testsignalet vil ikke bli tilført utgangen 13, slik at interferens i mottakeren blir forhindret.

Styreenheten 38 inneholder flere feiltellere for overvåkning av virkemåten til radiotestenheten. Feiltellere som skal oppdateres, innbefatter en frekvenshoppkommando-teller, syntetisator-tellere, 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-telleren. Styreenheten 38 mottar kanalnummerne fra den kombinerte senderen/mottakeren 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 vedkommende 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 synteti-satoren 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 den riktige tid under testingen.

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

Claims (5)

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, 10B) for testing av den kombinerte senderen/mottakeren, karakterisert ved at anordningen omfatter blanderanordninger (23, 28) for omforming av testsignalet fra en senderfrekvens til en mottakerfrekvens; en koplingsanordning (31) som forbinder testsignalet fra utgangen av blanderanordningene (23, 28) til en anordnings-utgang (13) og gjennom denne til mottakerseksjonen (10A, 10B)bare under forut bestemte testintervaller; og styreanordninger (Dl, 35, 36, 38) for overvåkning av virkemåten til koplingsanordningen (31) ved å overvåke signalnivået i anordningsutgangen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at styreanordningen (38) forhindrer drift av blanderanordningene (23, 28) når signalnivået ved anordningens inngang overskrider en forut bestemt terskelverdi mellom testintervallene.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at styreanordningen (38) detekterer feilfunksjon av koplingsanordningen (31) under testintervallet og dermed svikt av testen når signalnivået i anordningens utgang faller under en forut bestemt terskelverdi under testintervallet.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at styreanordningen (38) omfatter en feilteller som blir øket hver gang testen svikter.

5. Anordning ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at koplingsanordningen (31) omfatter seriekoplede PIN-dioder (312-314, 316-317).