RU2172563C2 - Способ обнаружения неисправностей в приемном вч тракте в системе базовой станции цифровой сотовой связи с мдкр - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу обнаружения неисправностей приемного ВЧ тракта в базовой станции в системе цифровой сотовой связи с МДКР. Технический результат заключается в возможности обнаружения неисправностей в каждом из каскадов приемного ВЧ тракта. Предложенный способ включает операции соединения приемного ВЧ тракта с блоком тестирования, подачи сигнала передачи блока тестирования подвижной станции на приемный ВЧ тракт, измерение уровня принятого сигнала, установления критерия для определения неисправности в приемном ВЧ тракте и установление в соответствующем порядке того, где именно возникла неисправность: в первичном приемном каскаде, в блоке приемопередатчика или в каскаде усиления и деления ПЧ. 5 ил.

Description

Изобретение относится к способу обнаружения неисправностей в приемном ВЧ (высокочастотном) тракте в системе базовой станции цифровой сотовой связи с МДКР (множественным доступом с кодовым разделением каналов). В частности, это изобретение относится к способу обнаружения неисправностей в приемном блоке базовой станции в случае запуска системы базовой станции цифровой сотовой связи и при эксплуатации базовой станции.

Система СПС (система персональной связи) и система МДКР состоят из множества подсистем приемопередатчиков базовой станции (ППБС), которые обслуживают подвижные станции, контроллера базовой станции (КБС), системы администратора базовой станции (АБС), коммутационного центра мобильной связи (КЦМС) и системы регистрации местоположения (СРМ).

Ячейкой (сотой) называют зону, обслуживаемую каждой базовой станцией, а сама ячейка разделена на несколько секторов. Зона охвата ячейки распространяется в соответствующем порядке на область ППБС, область КБС и область КЦМС.

В каждой ячейке подвижная станция формирует канал связи с базовой станцией, обслуживающей ячейку, и осуществляет связь. Канал связи, сформированный от базовой станции к подвижной станции, называют прямым каналом связи, а канал, сформированный от подвижной станции к базовой станции, - обратным.

Подвижные станции осуществляют передачу и прием речевой информации и данных с базовой станции через канал информационного обмена.

В системе мобильной связи подсистемы коммутационного центра мобильной связи называют подсистемами базовой станции (далее обозначаемыми сокращением ПБС). ПБС включают в себя, в порядке иерархии, систему администратора базовой станции, контроллер базовой станции и базовую станцию.

Главный процессор системы контроллера базовой станции называют процессором управления вызовами (далее обозначаемым сокращением ПУВ), а главный процессор системы базовой станции - процессором управления ППБС (далее обозначаемым сокращением ПУБ).

Приемный ВЧ тракт в базовой станции системы цифровой сотовой связи с МДКР представляет собой тракт, который осуществляет прием радиосигнала, переданного на высокой частоте из подвижной станции.

Фиг. 1 представляет собой блок-схему приемного ВЧ тракта в базовой станции цифровой сотовой связи с МДКР.

На нем показано, что система 300 базовой станции, которая обслуживает подвижные станции 200, состоит из наружной системы 90, включающей в себя антенну 10 и коаксиальный кабель, которые установлены вне базовой станции, и установленной внутри помещения (внутренней) системы 80, включающей в себя передающее и приемное ВЧ оборудование, которое установлено во внутренней части базовой станции.

Внутренняя система включает в себя блок 50 ВЧ приема, цифровой блок 60 и блок 70 тестирования базовой станции.

Блок 50 ВЧ приема включает в себя первичный приемный каскад 20, каскад 30 блока приемопередатчика и каскад 40 блока усиления и деления ПЧ (промежуточной частоты).

Первичный приемный каскад 20 включает в себя приемный направленный ответвитель, полосовой фильтр, малошумящий усилитель и делитель мощности.

Блок приемопередатчика 30 включает в себя плату разнесенного приема в ячейке, плату управления приемопередатчиком в подчиненном режиме и плату передатчика с преобразованием с повышением частоты.

Цифровой блок 60 включает в себя процессор цифровой передачи сигналов.

Блок 70 тестирования базовой станции включает в себя блок ВЧ коммутатора (БВЧК), блок аттенюатора (БАТТ) и блок тестирования подвижной станции (БТПС).

Блок приемопередатчика 30 осуществляет точное измерение уровня принимаемого сигнала на антенне в базовой станции или в направленном ответвителе первичного приемного каскада, который непосредственно соединен с антенной.

Фиг. 2 представляет собой блок-схему блока приемопередатчика 30 в приемном тракте системы базовой станции.

На нем показано, что блок 400 приемопередатчика включает в себя плату 410 разнесенного приема в ячейке, плату 430 передатчика с преобразованием с повышением частоты и плату 420 управления приемопередатчиком в подчиненном режиме.

Плата 410 разнесенного приема в ячейке включает в себя схему для преобразования ВЧ сигнала, прием которого осуществлен через первичный приемный каскад, в сигнал приема ПЧ и автоматический регулятор усиления (АРУ) для поддержания постоянного уровня принимаемого сигнала ПЧ, устраняя необходимость учета изменения входного уровня принимаемого ВЧ сигнала.

Плата 420 управления приемопередатчиком в подчиненном режиме для управления и текущего контроля функциональных плат, таких как плата разнесенного приема в ячейке и плата передатчика с преобразованием с повышением частоты в блоке приемопередатчика 400, включая и саму себя, включает в себя микропроцессор и периферийную схему.

Плата 420 управления приемопередатчиком в подчиненном режиме выполняет такие функции, как установка частоты канала соответствующего блока приемопередатчика 400, управление аттенюатором прямого и обратного канала связи, хранение структуры платы разнесенного приема в ячейке и платы передатчика с преобразованием с повышением частоты, хранение фиксированных данных об отклонениях переменного аттенюатора, измерение интенсивности принимаемого ВЧ сигнала на входе и текущий контроль состояния блока приемопередатчика.

Плата 430 передатчика с преобразованием с повышением частоты включает в себя цепь связи, переменный аттенюатор прямой линии связи базовой станции, полосовой фильтр и гетеродин для преобразования частот передачи и приема, схему для преобразования ПЧ сигнала передачи, передачу которого осуществляют из процессора цифровой передачи сигналов, в ВЧ-сигнал, соответствующий несущей частоте.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему платы 410 разнесенного приема в ячейке и платы 420 управления приемопередатчиком в подчиненном режиме.

На нем показано, что плата 410 разнесенного приема в ячейке включает в себя первый усилитель 130, переменный аттенюатор 140, смеситель 150, полосовой фильтр 160, автоматический регулятор усиления 170, смеситель 180, второй усилитель 190 и датчик автоматической регулировки усиления 200.

Плата 420 управления приемопередатчиком в подчиненном режиме включает в себя цифроаналоговый преобразователь 210, микропроцессор 220, аналого-цифровой преобразователь 230 и ЭСППЗУ (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство) 240.

Чтобы своевременно обнаружить неисправности системы администратора базовой станции и использовать результат для поддержания надежности системы, в системе базовой станции цифровой сотовой связи с МДКР необходимо регулярно или нерегулярно осуществлять диагностику неисправностей в приемном ВЧ тракте базовой станции при работе системы.

Поэтому для осуществления диагностики приемного ВЧ тракта необходим специальный алгоритм обнаружения неисправностей приемного тракта.

На известном уровне техники неисправность наружной системы базовой станции, содержащей антенну и коаксиальный кабель, может быть обнаружена путем измерения коэффициента стоячей волны напряжения антенны.

Для эксплуатации и управления системой базовой станции необходимо осуществлять диагностику неисправностей во внутренней системе базовой станции, в передающем и приемном оборудовании базовой станции. Однако проблема заключается в том, что на известном уровне техники не существует способа обнаружения неисправностей внутренней системы базовой станции.

В патенте США N 5640401 раскрыт известный уровень техники. В патенте США N 5640401 неисправность цепи связи обнаруживает детектор неисправностей цепи связи. Детектор цепи связи временно сохраняет испытательный сигнал, выработанный генератором последовательностей в схеме памяти, и одновременно подает испытательный сигнал на вход цепи связи, осуществляя сравнение испытательного сигнала, вернувшегося назад из цепи связи с испытательным сигналом, сохраненным в схеме памяти.

В отличие от теста с обратной связью из известного уровня техники изобретение, раскрытое в патенте США N 5640401, имеет преимущество в том, что тестирование цепи связи осуществляют во время обычной передачи данных.

Однако патент США N 5640401 отличается от настоящего изобретения тем, что он относится к обнаружению неисправностей общей цепи передачи данных, в то время как последнее относится к обнаружению неисправностей приемного тракта в базовой станции цифровой сотовой связи с МДКР.

Целью настоящего изобретения является возможность реализовать способ обнаружения неисправностей приемного ВЧ тракта в системе базовой станции путем использования блока тестирования базовой станции (БТБ), установленного в системе базовой станции цифровой сотовой связи с МДКР.

Для обнаружения неисправности приемного ВЧ тракта, состоящего из первичного приемного каскада, блока приемопередатчика и каскада блока усиления и деления ПЧ, один из предпочтительных вариантов осуществления способа обнаружения неисправностей приемного ВЧ тракта в системе базовой станции цифровой сотовой связи с МДКР включает в себя следующие операции:
- соединяют приемный ВЧ тракт с блоком тестирования базовой станции;
- на приемный ВЧ тракт подают сигнал, переданный из блока тестирования подвижной станции в блоке тестирования базовой станции;
- измеряют уровень сигнала приема;
- устанавливают критерий для обнаружения неисправностей приемного ВЧ тракта;
- определяют покаскадно, имеют ли неисправность первичный приемный каскад, каскад блока приемопередатчика и каскад блока усиления и деления ПЧ.

Предпочтительным является тот вариант, в котором измерение уровня сигнала приема, в качестве которого служит уровень принимаемого антенной системы базовой станции или направленным ответвителем сигнала, осуществляют в блоке приемопередатчика.

Предпочтительным является тот вариант, в котором обнаружение неисправностей осуществляют в системе базовой станции только тогда, когда базовая станция в этот момент времени не осуществляет телефонную связь.

В предпочтительном варианте, если первичный приемный каскад имеет отклонение от нормального режима работы, а блок приемопередатчика находится в норме, или же если первичный приемный каскад находится в норме, а блок приемопередатчика имеет отклонение от нормального режима работы, то необходимо измерять новое значение из блока приемопередатчика.

В предпочтительном варианте новым измеряемым значением является уровень выходного ПЧ сигнала.

Предпочтительным является вариант, когда блок приемопередатчика считывает уровень выходного сигнала ПЧ и выводит его в виде напряжения.

Предпочтительным является вариант, в котором для определения того, где возникла неисправность; в первичном приемном каскаде или же в блоке приемопередатчика, используют сравнение уровня напряжения выходного ПЧ-сигнала из блока приемопередатчика с нормальным уровнем напряжения ПЧ-сигнала.

Если уровень напряжения выходного ПЧ-сигнала находится в норме, то считают, что неисправность возникла в первичном приемном каскаде, а если уровень напряжения выходного ПЧ-сигнала имеет отклонение от нормального состояния, то считают, что неисправность возникла в блоке приемопередатчика.

В предпочтительном варианте, если ни в первичном приемном каскаде, ни в блоке приемопередатчика неисправность не обнаружена, то осуществляют обнаружение неисправностей в каскаде блока усиления и деления ПЧ.

В предпочтительном варианте для обнаружения неисправности каскада блока усиления и деления ПЧ используют разность между нормальным значением напряжения автоматической регулировки усиления и значением напряжения автоматической регулировки усиления с отклонением от нормы, причем напряжение автоматической регулировки усиления получают на выходе устройства автоматической регулировки усиления в КСАП, установленном в цифровом блоке.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 показана блок-схема приемного ВЧ тракта в базовой станции цифровой сотовой связи с МДКР.

На фиг. 2 показана блок-схема блока приемопередатчика.

На фиг. 3 показана блок-схема платы разнесенного приема в ячейке и платы управления приемопередатчиком в подчиненном режиме.

На фиг. 4 показана подробная блок-схема первичного приемного каскада и блока тестирования базовой станции в базовой станции.

Фиг. 5 представляет собой схему последовательности операций в способе обнаружения неисправностей приемного ВЧ тракта в базовой станции.

При помощи логических выводов из приведенных ниже подробного описания и чертежей ясно показаны другие цели и преимущества настоящего изобретения.

Хотя могут существовать различные изменения и альтернативные формы этого изобретения, представленные выше при помощи примера на чертежах конкретные варианты его осуществления будут здесь описаны более подробно. Однако следует понимать, что здесь нет намерений ограничить изобретение конкретными раскрытыми типами, а, напротив, намерение состоит в том, чтобы охватить все изменения, эквиваленты, и альтернативные варианты, подпадающие под сущность и объем изобретения, которые определяются прилагаемой формулой изобретения.

Фиг. 4 представляет собой подробную блок-схему первичного приемного каскада 700 и блока 800 тестирования базовой станции в базовой станции 600.

Как показано на нем, первичный приемный каскад 700 включает в себя направленный ответвитель, полосовой фильтр, малошумящий усилитель и делитель мощности, а блок 800 тестирования базовой станции включает в себя блок 810 ВЧ коммутации, соединенный с направленным ответвителем, переменный аттенюатор 820 и блок 830 тестирования подвижной станции.

Направленный ответвитель 710 представляет собой порт связи для ввода испытательного ВЧ сигнала в блок 800 тестирования базовой станции.

Полосовой фильтр 720 устраняет остальные радиоволны из полосы частот входного ВЧ сигнала, который поступает на вход базовой станции через приемную антенну.

Малошумящий усилитель 730 усиливает сигнал приема, отфильтрованный полосовым фильтром 720.

Делитель 740 мощности делит усиленный сигнал приема и подает его на отдельный блок 400 приемопередатчика.

Блок 810 ВЧ коммутации осуществляет коммутацию прямого/обратного сигнала связи каждого сектора в передающем и приемном трактах и тестирование функции коммутации аппаратурного тракта.

Переменный аттенюатор 820 осуществляет переменное ослабление в передающем и приемном трактах для облегчения подключения ВЧ сигнала к блоку 830 тестирования подвижной станции.

В отличие от обычных подвижных станций, связь блока 830 тестирования подвижной станции с базовой станцией осуществлена по кабелю через блок 810 ВЧ коммутации и переменный аттенюатор 820 в блоке тестирования базовой станции, а не посети общего пользования, например, через антенну.

Блок 830 тестирования подвижной станции используют для текущего контроля, диагностики и тестирования. То есть сигнал передачи блока 830 тестирования подвижной станции, установленного в блоке 800 тестирования базовой станции, подают на приемный ВЧ блок 700 и используют для обнаружения неисправности в приемном ВЧ тракте базовой станции.

Блок 400 приемопередатчика во внутренней системе базовой станции осуществляет точные измерения уровня сигнала приема, переданного через антенну или направленный ответвитель 710 в базовой станции.

Согласно способу из настоящего изобретения уровень сигнала приема, измеренный в блоке приемопередатчика, используют для обнаружения неисправности в приемном ВЧ тракте.

Приемный ВЧ тракт базовой станции разделен на три каскада: первичный приемный каскад, каскад блока приемопередатчика и каскад блока усиления и деления ПЧ, а диагностику каждого из каскадов производят в указанном порядке.

Обнаружение неисправностей приемного ВЧ тракта в базовой станции согласно настоящему изобретению следует выполнять только тогда, когда базовая станция не осуществляет в это время телефонную связь.

Помимо этого, следует осуществлять точный контроль выходного сигнала блока 830 тестирования подвижной станции, установленного в блоке 800 тестирования базовой станции.

Если первичный приемный каскад 700 имеет отклонение от нормального состояния, а блок 400 приемопередатчика находится в норме, или же если первичный приемный каскад 700 находится в норме, а блок приемопередатчика 400 имеет отклонение от нормального состояния, усиление приемного тракта, включающего в себя первичный приемный каскад 700 и блок 400 приемопередатчика, уменьшают.

В этом случае уровень измеряемого блоком 400 приемопередатчика входного сигнала меньше, чем при нормальной величине усиления, и тогда усиление тракта платы 410 разнесенного приема в ячейке также уменьшают.

Следовательно, если блок 800 тестирования базовой станции запоминает уровень выходного сигнала, переданного из базовой станции, то для обнаружения неисправностей может быть использовано сравнение ожидаемого уровня входного сигнала с уровнем входного сигнала, где ожидаемый уровень входного сигнала - тот, когда и первичный приемный каскад 700 и блок 400 приемопередатчика функционируют в нормальном режиме, причем уровень входного сигнала фактически измеряют в блоке 400 приемопередатчика.

Однако, так как при помощи такого процесса нельзя точно обнаружить то, где возникла неисправность: в первичном приемном каскаде или в блоке приемопередатчика, то для точного обнаружения неисправностей необходим другой процесс. Если первичный приемный каскад 700 функционирует нормально, а неисправность возникает в блоке приемопередатчика, то неисправность может быть обнаружена посредством автоматического регулятора усиления в плате разнесенного приема в ячейке.

В случае приема сигнала высокого уровня, большего или равного -80 дБм, блок приемопередатчика выводит нормальный ПЧ сигнал, но в случае приема сигнала низкого уровня меньшего, чем -80 дБм, он выводит ПЧ сигнал более низкого уровня, чем нормальный, что обусловлено автоматическим регулятором 190 усиления.

Блок 400 приемопередатчика считывает уровень выходного ПЧ сигнала и выводит напряжение, равное интенсивности выходного сигнала.

Когда блок 400 приемопередатчика функционирует нормально и выводит нормальный уровень выходного ПЧ сигнала, то напряжение выходного ПЧ сигнала постоянно.

С другой стороны, когда неисправность происходит во внутренней части блока приемопередатчика и уровень выходного ПЧ сигнала уменьшается, соответственно уменьшается и напряжение ПЧ сигнала.

Сравнение нормального уровня напряжения ПЧ с действительным напряжением выходного ПЧ сигнала из блока 400 приемопередатчика используют для определения того, где возникла неисправность: в первичном приемном каскаде 700 или же в блоке 400 приемопередатчика.

В результате, если на выходе получают нормальный уровень напряжения ПЧ сигнала, то определяют, что неисправность возникла в первичном приемном каскаде 700, а если уровень напряжения ПЧ сигнала на выходе имеет отклонение от нормы, то она возникла в блоке 400 приемопередатчика.

Если при помощи такого сформулированного выше процесса неисправность не обнаружена ни в первичном приемном каскаде 700, ни в блоке 400 приемопередатчика, вслед за этим выполняют диагностику неисправностей в каскаде 40 блока усиления и деления ПЧ.

Если неисправность возникла в каскаде 40 блока усиления и деления ПЧ, то принимаемый уровень выходного ПЧ сигнала из каскада 40 блока усиления и деления ПЧ будет ниже, чем в случае нормального функционирования.

Однако блок приемопередатчика не может обнаруживать неисправности каскада блока усиления и деления ПЧ.

Комплект стандартных аналоговых плат (КСАП), установленный в цифровом блоке, соединенном с каскадом блока усиления и деления ПЧ, имеет автоматический регулятор усиления для обработки принимаемого ПЧ сигнала, осуществляет автоматическую регулировку усиления в соответствии с уровнем входного ПЧ сигнала и выдает напряжение на выходе.

Напряжение автоматической регулировки усиления, которое КСАП вырабатывает на выходе, имеет соответственно различную величину в зависимости от того, имеется ли неисправность в каскаде блока усиления и деления ПЧ или нет.

Следовательно, определить неисправность в каскаде блока усиления и деления ПЧ можно всего лишь проверив разность каждого напряжения автоматической регулировки усиления в двух случаях.

Если все: первичный приемный каскад, каскад блока приемопередатчика и каскад блока усиления и деления ПЧ функционируют нормально, то во всем приемном тракте во внутренней системе базовой станции неисправности отсутствуют.

Фиг. 5 представляет собой схему последовательности операций в способе обнаружения неисправностей приемного ВЧ тракта в базовой станции в соответствии с настоящим изобретением.

Как показано на фиг. 5, способ обнаружения неисправностей включает в себя следующие операции:
выбирают функцию обнаружения неисправностей приемного тракта в базовой станции (Шаг 01);
проверяют, осуществляет ли в настоящее время базовая станция сеанс телефонной связи (Шаг 02);
если на шаге 02 базовая станция осуществляет текущий сеанс телефонной связи, то выполняют другие функции (Шаг 03);
если на шаге 02 базовая станция не осуществляет текущий сеанс телефонной связи, то устанавливают определенный требуемый уровень выходного сигнала блока 830 тестирования подвижной станции и осуществляют передачу (Шаг 04);
запоминают выходной сигнал блока 830 тестирования подвижной станции (Шаг 05);
считывают уровень принимаемого входного сигнала, измеряемый в блоке 400 приемопередатчика (Шаг 06);
сравнивают выходной сигнал блока 830 тестирования подвижной станции с уровнем принимаемого входного сигнала, измеряемым в блоке 400 приемопередатчика, и вычисляют разность между ними (Шаг 07);
подтверждают, что разность уровней превышает 10 дБ (Шаг 08);
если разность превышает 10 дБ, то осуществляют считывание уровня напряжения ПЧ сигнала из блока 400 приемопередатчика (Шаг 09);
сравнивают считанное напряжение с уровнем напряжения ПЧ сигнала, которое сохранено в плате 420 управления приемопередатчиком в подчиненном режиме (Шаг 10);
если на шаге 10 эти два напряжения различны, то определяют, что неисправность возникла в блоке 400 приемопередатчика (Шаг 15);
если на шаге 10 эти два напряжения одинаковы, то определяют, что неисправность возникла в каскаде первичного приемного блока 700 (Шаг 13);
если на шаге 08 разность уровней не превышает 10 дБ, осуществляют подтверждение того, что КСАП сообщает об аварийном сигнале АРУ (Шаг 11);
если на шаге 11 есть сообщение об аварийном сигнале, то определяют, что неисправность возникла в блоке 40 усиления и деления ПЧ (Шаг 14);
если на шаге 11 нет сообщения об аварийном сигнале, то определяют, что во всем приемном тракте неисправности отсутствуют (Шаг 12).

При помощи такой процедуры может быть осуществлено обнаружение неисправностей в трех каскадах приемного ВЧ тракта в системе базовой станции цифровой сотовой связи с МДКР.

При регулярном или нерегулярном использовании способа обнаружения неисправностей приемного ВЧ тракта в базовой станции в соответствии с настоящим изобретением производят диагностику того, в каком из трех каскадов приемного тракта возникает неисправность, и, кроме того, результат диагностики используют для безопасной эксплуатации системы.

Claims (1)

1. Способ обнаружения неисправностей приемного высокочастотного (ВЧ) тракта, имеющего первичный приемный каскад, каскад приемопередатчика и каскад блока усиления и деления промежуточной частоты (ПЧ), в системе базовой станции цифровой сотовой связи с множественным доступом с кодовым разделением каналов (МДКРК), заключающийся в том, что определяют, осуществляет ли базовая станция какую-либо телефонную связь, начинают обнаружение неисправностей приемного ВЧ тракта только тогда, когда базовая станция не осуществляет никакую телефонную связь, регулирует уровень выходного сигнала блока тестирования подвижной станции до требуемого уровня выходного сигнала и запоминают отрегулированный уровень выходного сигнала, подают сигнал из блока тестирования подвижной станции на приемный ВЧ тракт, считывают уровень принимаемого входного ВЧ сигнала из каскада блока приемопередатчика, сравнивают уровень принимаемого входного ВЧ сигнала с сохраненным уровнем выходного сигнала блока тестирования подвижной станции и вычисляют их разность, определяют, превышает ли разность предварительно определенный предел, считывают напряжение уровня ПЧ из каскада блока приемопередатчика, если разность превышает предварительно определенный уровень, сравнивают напряжение уровня ПЧ с нормальным напряжением уровня ПЧ, предварительно сохраненным в плате управления приемопередатчиком, распознают неисправность, возникшую в каскаде блока приемопередатчика, если существует некоторая разность между напряжениями уровня ПЧ, распознают неисправность, возникшую в первичном приемном каскаде, если разность между напряжениями уровня ПЧ отсутствует, определяют, сообщен ли аварийный сигнал автоматического регулятора усиления (АРУ) из комплекта стандартных аналоговых плат, соединенного с каскадом блока усиления и деления ПЧ, если разность не превышает предварительно определенный уровень, распознают неисправность, возникшую в каскаде усиления и деления ПЧ, если аварийный сигнал АРУ сообщен, распознают неисправность, возникшую в приемном ВЧ тракте, если аварийный сигнал АРУ не сообщен.

Images