NO179767B - Basestasjon for et radiosystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en basestasjon for et radiosystem, der basestasjonen for overvåkning av kvaliteten av en radioforbindelse mellom basestasjonen og mobilstasjoner omfatter en generatoranordning for generering av et overvåkningssignal som har en ønsket basisbånd-frekvens; en måleanordning for å overvåke nivået til overvåkningssignalet i basisbåndet; en senderanordning for frekvensmodulering av en senderfrekvens-bærebølge ved hjelp av overvåkningssignalet i basisbåndet og utsendelse av dette til den mobile radiostasjon; en mottakeranordning for å detektere overvåkningssignalet som er sendt tilbake fra den mobile radiostasjon og modulert til en mottakerfrekvens; og en signalbehandlingsanordning for å bestemme kvaliteten av den benyttede radioforbindelse.

I mobiltelefonsystemet NMT (Nordisk mobiltelefon) blir kvaliteten av radioforbindelsen mellom en basestasjon og en mobiltelefon overvåket ved hjelp av spesielle overvåkningssignaler. Basestasjonen genererer et overvåkningssignal, f.eks. ved lavpassfiltrering fra et taktsignal som har en ønsket overvåkningssignal-frekvens. NMT-systemet benytter fire overvåkningssignal-frekvenser med avstander på 30 Hz. Basisstasjonen sender et overvåkningssignal til mobiltelefonen som returnerer overvåkningssignalet umiddelbart til basestasjonen, og basestasjonen bestemmer kvaliteten av den benyttede radioforbindelse, spesielt signal/støy-forholdet, ved hjelp av det mottatte overvåkningssignal.

Hvis nivået til basisbånd-overvåkningssignalet som genereres ved basestasjonen, av en eller annen grunn endres før utsendelse, opptrer denne nivåendringen som awiksvariasjoner i det radiofrekvente signalet som er sendt fra basestasjonen til mobiltelefonen og frekvensmodulert med overvåkningssignalet, og påvirker også målenøyaktigheten av S/N-forholdet til radiofc^jsindelsen. For å sikre at det målte S/N-forhold beskriver kvaliteten av radioforbindelsen tilstrekkelig nøyak-tig, definerer NMT-spesifikasjonene at det avviket som er forårsaket av overvåkningssignalet, ikke må avvike fra en fastsatt verdi med mer enn 10%. I dag blir nivået til overvåkningssignalet overvåket ved hjelp av en målekrets som omfatter en likeretter og komparatorer, for hvilke passende terskelspenninger som svarer til det laveste og det høyeste tillate nivå av overvåkningssignalet, blir innstilt i forbindelse med kalibrering ved hjelp av regulerbare motstander. En slik målekrets er imidlertid langsom og vanskelig å kalibrere ettersom det kreves minst to justeringsanordninger og fire justeringsprosedyrer.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er en basestasjon som muliggjør en mer nøyaktig, mer pålitelig og lettere kali-brerbar styring av overvåkningssignal-nivået.

I den første utførelsesform av oppfinnelsen blir dette oppnådd ved hjelp av en basestasjon som er kjennetegnet ved at måleanordningen omfatter en A/D-omformer for utledning av digitale sampelverdier fra basisbånd-overvåkningssignalet, og en styreanordning som ved hjelp av minst én referanseverdi som er lagret i et minne i forbindelse med kalibreringen, styrer at forskjellen mellom sampelverdiene og en digital sampelverdi som svarer til et overvåkningssignal-nivå og forårsaker et ønsket avvik i utgangssignalet fra senderanordningen, ikke er mer enn en forutbestemt differanseverdi.

I den foretrukkede utførelsesform av oppfinnelsen beregner en mikroprosessor som benyttes som styreanordning, alarmgrenseverdier fra en referanseverdi som er lagret i minnet ved kalibreringen av overvåkningssignalet, idet referanseverdien er en digital sampelverdi tilveiebragt ved hjelp av A/D-omformeren fra et overvåkningssignal-nivå som forårasker et ønsket avvik. Under kalibreringen av nivået til overvåkningssignalet blir mikroprosessoren bare indikert når det målte avvik som er forårsaket av overvåkningssignalet, er slik som ønsket, hvor-ved mikroprosessoren lagrer den sampelverdien som ble oppnådd ved hjelp av A/D-omformeren i sitt minne som den ovennevnte referanseverdi. Oppfinnelsen krever således ingen manuelle justeringer. I tillegg er en slik digital sammenligning iboende mer nøyaktig, tidsstabil og mer ufølsom for tempera-turendringer .

I en annen utførelsesform av oppfinnelsen sammenligner mikroprosessoren digitale sampler med referanseverdier som er lagret i minnet ved kalibreringen av overvåkningssignalet, idet referanseverdiene er digitale sampelverdier oppnådd av A/D-omformeren fra de overvåkningssignal-nivåene som forårsaker det minste og det største tillatte avvik. Ved kalibreringen av overvåkningssignalet er det i denne versjonen nødven-dig å bestemme de overvåkningssignal-nivåene som svarer til det minste og det største tillatte avvik separat, og mikroprosessoren lagrer så de sampelverdiene som svarer til disse signalnivåene i sitt minne som alarmgrenseverdier. Denne utførelsesformen krever flere kalibreringstrinn enn den foregående, men den unngår imidlertid vanskelige manuelle justeringer.

I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen indikerer den måleanordningen som måler avviket, styreanordningen direkte når avviket er slik som ønsket. I en ytterligere utførel-sesform styrer styreanordningen en overvåkningssignal-generator på grunnlag av den awiksinformasjonen den mottar fra måleanordningen på en slik måte at det ønskede avvik blir oppnådd. Hele kalibreringen finner således automatisk sted og kan innledes ved fjernkontroll fra et sted utenfor basisstasjonen om ønsket.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av illustrerende utførelsesformer under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor: Fig. 1 viser et blokkskjema av en basestasjon-seksjon som er nødvendig for behandling av overvåkningssignaler; og

fig. 2 viser en målekrets ifølge oppfinnelsen for overvåkning av nivået til overvåkningssignalet og nødvendige kalibreringsanordninger.

Mobiltelefonsystemet NMT er et såkalt cellulært telefon-system hvor det geografiske området som dekkes av systemet, er inndelt i mindre tilstøtende geografiske områder eller celler, som hver inneholder én eller flere faste basestasjoner i forbindelse med mobiltelefoner innenfor cellen. Strukturen til NMT-systemet vil ikke bli beskrevet mer detaljert i denne forbindelse, men det vises til følgende publikasjoner i denne

forbindelse:

[1] NMT dok. 4.1981 Technical specification for the base station equipment

[2] NMT dok. 900-4 Technical specification for the base station equipment

[3] Addendum to NMT dok. 900-4 Revised 1988-04-01

[4] NMT dok. 900-1.

De ovennevnte spesifikasjoner vises det også til i forbindelse med signaleringen mellom basestasjonen og mobiltelefonen, og spesielt med hensyn til overvåkningssignalet.

Det vises til fig. 1 hvor genereringen av overvåkningssignalet ved basisstasjonen vil bli diskutert først. Basisstasjonen omfatter en kilde som genererer et taktsignal, slik som en krystalloscillator 16 som leverer et taktsignal fc til en regulerbar delekrets 20. Delekretsen 20 dividerer taktsignalet fc med et divisoruttrykk som bestemmes av et frekvens-innstillingssignal FSET for å frembringe et hovedtaktsignal CLK. Hovedtaktsignalet CLK blir dividert ved hjelp av en fast delekrets 2 som frembringer et overvåkningssignal-frekvent firkantbølgesignal CK og ett eller flere filtreringstaktsig-naler mCK som fortrinnsvis har en frekvens som er et multiplum av frekvensen til signalet CK. Firkantbølgesignalet CK blir lavpassfiltrert ved hjelp av en lavpassfUtrerende blokk 1 som inneholder et svitsjet kondensator-lavpassfilter og en nivå-regulering. Det svitsjede kondensatorfiltret blir styrt ved hjelp av taktsignalet mCK slik at dens grensefrekvens automatisk blir tilpasset til frekvensen av firkantbølgesignalene. Utgangssignalet fra filterblokken 1 er et sinusformet overvåkningssignal CSt som under normal drift blir tilført gjennom en koplingsenhet 14 til et kontinuerlig lavpassfilter 12, idet lavpassfiltret 12 filtrerer taktsignalet mCK ut fra overvåkningssignalet. Utgangssignalet fra filtret 12 blir tilført en senderenhet 15 ved basestasjonen for utsendelse gjennom en senderantenne 18 til en mobil radiostasjon.

Overvåkningssignalet CS? blir også tilført en nivåindikator 13 som overvåker nivået til overvåkningssignalet for således å sikre at det er i et vindu avgrenset mellom forut-bestemte grenseverdier. Hvis nivået til overvåkningssignalet faller utenfor dette vinduet, genererer indikatoren 13 et alarmsignal X3.

Overvåkningssignalet som sendes tilbake fra den mobile stasjonen og mottas ved basisstasjonen ved hjelp av en mottak-erantenne 19 og en mottakerseksjon 17, blir tilført gjennom filtre 11 og 3 og koplingskretsen 14 til en signalbehandlings-krets som omfatter et blandetrinn 4; filtre 5, 6 og 10; signalbehandlingsblokker 8 og 9; og en nivåindikator 7, idet signalbehandlingskretsen indikerer frekvensen til overvåkningssignalet og måler S/N-forholdet.

Oppbygningen og virkemåten til utstyret som er beskrevet ovenfor, er beskrevet nærmere i finsk patentsøknad nr. 900620.

Foreliggende oppfinnelse angår hovedsakelig realiseringen av nivåovervåkningskretsen 13 og kalibreringen av nivået til overvåkningssignalet. Fig. 2 viser et blokkskjema som illu-strerer hovedtrekkene ved det utstyret som er nødvendig på basestasjonen for dette formålet. En generatorblokk 21 illu-strerer generelt genereringen av overvåkningssignalet og kan f.eks. inneholde komponentene 1, 2, 16 og 2 0 som er beskrevet i forbindelse med fig. 1. Utgangen fra generatorblokken 21 er forbundet med en moduleringsinngang i en frekvensmodulator 27, og det senderfrekvente, frekvensmodulerte utgangssignalet fra modulatoren 27 blir tilført gjennom en høyfrekvent forsterker 28 til en senderantenne 31. Utgangen fra generatorblokken 21 blir videre koplet gjennom en likeretter 22 til en analog inngang i en analog/digital omformer 23. Virkemåten til A/D-omformeren 23 blir styrt ved hjelp av en mikroprosessor 25 som med jevne mellomrom leser en digital sampelverdi utledet ved hjelp av A/D-omformeren 2 3 fra spenningsnivået til overvåkningssignalet og sammenligner det med en referanseverdi som er lagret i et elektronisk minne 24, idet referanseverdien er en digital sampelverdi utledet ved hjelp av en D/A-omformer fra spenningsnivået til et overvåkningssignal som forårsaker et ønsket avvik i utgangssignalet fra modulatoren. Mikroprosessoren 25 genererer et alarmsignal X3 hvis sampelverdien som er utledet fra overvåkningssignalet under operasjonen til kvali-tetsstyringen for radioforbindelsen, avviker fra referanseverdiene mer enn med en forutbestemt differanseverdi. Denne differanseverdien er fortrinnsvis ± 10% av referanseverdien. Mikroprosessoren 25 beregner automatisk alarmgrensene fra den lagrede referanseverdi. Alarmgrensene kan beregnes hver gang sammenligningen blir foretatt; alternativt kan de lagres i minnet 24 etter den første beregningen silk at sampelverdiene deretter kan sammenlignes direkte med disse lagrede alarmgrensene .

For å kalibrere spenningsnivået til et utgående overvåkningssignal, er en modulasjonsanalysator, slik som en Hewlett-Packard KP 8903, koplet til utgangen på modulatoren 27 eller den høyfrekvente forsterkeren 28 for å måle et frekvensawik forårsaket av spenningsnivået til det modulerende basisbånd-overvåkningssignalet i det utgående radiofrekvente signalet.

I det enkleste kalibreringssystemet blir spenningsnivået til overvåkningssignalet som genereres av generatoren 21, regulert manuelt inntil modulasjonsanalysatoren 29 indikerer at avviket som er forårsaket av overvåkningssignalet, er som ønsket. Deretter tilfører kalibreringsoperatøren et styresignal fra en betjeningsanordning 30, slik som en servicemonitor, til mikroprosessoren for å indikere at kalibreringen av avviket og spenningsnivået til overvåkningssignalet er ferdig. Ved mottakelse av styresignalet leser mikroprosessoren 25 fra A/D-omformeren 23 en digital sampelverdi som svarer til det foreliggende spenningsnivå for overvåkningssignalet og lagrer denne sampelverdien i minnet 24 for bruk som ovennevnte referanseverdi .

På figuren er betjeningsanordningen 3 0 koplet til mikroprosessoren 2 5 gjennom en annen mikroprosessor 2 6 som styrer driften av alle tale- og styre-kanalenheter i basestasjonen på en sentralisert måte. Hver kanalenhet omfatter sin egen overvåkningssignal-generering, signalbehandling og nivåover-våkningskretser.

I den andre utførelsesformen av oppfinnelsen kan modulasjonsanalysatoren 29 være koplet gjennom mikroprosessoren 26 til mikroprosessoren 25, som vist med en brutt linje 32. Analysatoren 29 kan således direkte informere mikroprosessoren om fullføringen av kalibreringen av avviket og overvåkningssignal-nivået på en ønsket måte, og således innlede den lagringsprosedyren som er beskrevet ovenfor. Mikroprosessoren 25 kan videre styre generatoren 21 automatisk som reaksjon på awiksinformasjonen den mottar fra analysatoren 29, for å få den til å endre spenningsnivået til overvåkningssignalet på en slik måte at det ønskede avvik eller utsving blir oppnådd. Det er derved mulig å utføre kalibreringen ved fjernkontroll fra et sted utenfor basestasjonen.

Alternativt kan mikroprosessoren 25 overvåke nivået til overvåkningssignalet ved å sammenligne de digitale samplene som leses fra A/D-omformeren 23, direkte med alarmgrenseverdier som er lagret i minnet 2 4 og er digitale sampelverdier utledet fra de overvåkningssignal-nivåene som forårsaker det minste og det største tillatte utsving eller avvik. Kalibreringen kan igjen utføres ved hjelp av ett av de ovenfor beskrevne kalibreringssystemer, bortsett fra at overvåkningssignal-nivået nå først må reguleres til de verdier som forårsaker de minste og de største tillatte utsving før den virke-lige kalibrering til den nominelle verdi for å utlede digitale sampelverdier fra disse spenningsnivåene og for å lagre dem i minnet 24 som de ovennevnte alarmgrenser. Denne alternative løsningen krever således flere justeringer eller reguleringer enn den ovenfor beskrevne foretrukne utførelsesform.

Likeretteren 22 er ikke nødvendig i målekretsen, men den kan utelates hvis det benyttes en tilstrekkelig hurtig A/D-omf ormer.

Claims (8)

1. Basestasjon for et radiosystem der basestasjonen for overvåkning av kvaliteten til en radioforbindelse mellom basestasjonen og én eller flere mobile radiostasjoner, omfatter en generatoranordning (21) for generering av et overvåkningssignal som har en ønsket basisbånd-frekvens; måleanord-ninger (22, 23, 24, 25) for overvåkning av nivået til basisbånd-overvåkningssignalet; en senderanordning (27, 28) for frekvensmodulering av en senderfrekvent bærebølge ved hjelp av basisbånd-overvåkningssignalet og utsendelse av dette til den mobile radiostasjon; en mottakeranordning (17) for detektering av overvåkningssignalet som sendes tilbake fra den mobile radiostasjonen og modulert til en mottakerfrekvens; og en signalbehandlingsanordning (4-10) for å bestemme kvaliteten av den benyttede radioforbindelse, karakterisert ved at måleanordningen omfatter en A/D-omformer (23) for å utlede digitale sampelverdier fra basisbånd-overvåkningssignalet, og en styreanordning (24, 25) som ved hjelp av minst én referanseverdi som er lagret i et minne (24) i forbindelse med kalibreringen, kontrollerer at differansen mellom sampelverdiene og en digital sampelverdi som svarer til et overvåkningssignal-nivå som forårsaker et ønsket utsving i utgangssignalet fra senderanordningen (27, 28) ikke er større enn en forutbestemt differanseverdi.

2. Basestasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at styreanordningen (25) beregner grenseverdiene fra den referanseverdien som er lagret i minnet (24) i forbindelse med kalibreringen av overvåkningssignalet, idet referanseverdien er en digital sampelverdi utledet ved hjelp av A/D-omformeren (23) fra det overvåkningssignal-nivået som forårsaker det ønskede utsving.

3. Basestasjon ifølge krav 1, karakterisert ved at styreanordningen (25) sammenligner de digitale sampler med referanseverdiene som er lagret i minnet i forbindelse med kalibreringen av overvåkningssignalet, idet referanseverdiene er digitale sampelverdier utledet ved A/D-omformeren fra de overvåkningssignal-nivåene som forårsaker det minste og det største tillatte utsving.

4. Basestasjon ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at styreanordningen (24, 25) under kalibrering virker som reaksjon på et styresignal fra en betjeningsanordning som er koplet til den direkte eller indirekte, for å utlede en digital sampelverdi fra det foreliggende nivå av overvåkningssignalet og for å lagre denne sampelverdien i minnet som den referanseverdi som svarer til det overvåkningssignal-nivået som forårsaker det ønskede utsving, eller alternativt som den referanseverdi som svarer til det overvåkningssignal-nivå som forårsaker det minste og det største tillatte utsving.

5. Basestasjon ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at en modulasjonsanalysator (29) kan koples til utgangen fra senderanordningen (27, 28) under kalibrering for å måle det utsvinget som forårsakes av overvåkningssignalet, og ved at styreanordningen virker som reaksjon på modulasjonsanalysatoren for å lagre en digital sampelverdi generert av A/D-omformeren (23) i minnet som den referanseverdi som svarer til det ønskede utsving når utsvinget som måles av modulasjonsanalysatoren (29) er likt med nevnte ønskede utsving, eller alternativt som den referanseverdi som svarer til det minste eller det største tillatte utsving når det utsvinget som måles av modulasjonsanalysatoren henholdsvis er lik det minste eller det største tillatte utsving.

6. Basestasjon ifølge krav 5, karakterisert ved at styreanordningen (24, 25) virker som reaksjon på et signal som leveres fra modulasjonsanalysatoren (29) og representerer utsvinget for styring av generatoranordningen (21) for å endre nivået på overvåkningssignalet slik at det ønskede utsving blir oppnådd.

7. Basestasjon ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at det ønskede utsving, det minste tillatte utsving og det største tillatte utsving er henholdsvis ± 300 Hz, ± 270 Hz og ± 330 Hz.

8. Basestasjon ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at kalibreringen kan innledes fra et sted utenfor basestasjonen ved hjelp av fjern-styring.