SE519473C2 - Förfarande och arrangemang för att testa mottagningsantenner i radiobasstationer - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 519 473 2 När det kommer till antenner för basstationer måste emellertid speciella lösningar övervägas för att uppnå självtestfunktion. Det är icke desto mindre viktigt att över- vaka antennemas tillstånd eftersom de normalt sträcker sig ut från basstationsstruk- turerna och därför är mer utsatta för omvärlden.

Ett förfarande för att övervaka tillståndet av en antenn är att utföra en spänningsmät- ning för stående-våg-förhållande (voltage standing Wave ratio, VSWR). Detta förfa- rande innefattar att mata en radiofrekvenssignal mot en antenn. De infallande och reflekterade effekterna mäts och jämförs. Om den infallande effekten är mycket större än den reflekterade effekten fungerar antennen troligtvis bra.

Detta förfarande är lämpligt för sändarantenner och för de flesta duplexantenner som används både för sändning och mottagning. l dessa fall avger sändaren en testsignal och de infallande och reflekterade effektema mäts. Dessa mätningar kan utföras med en riktkopplare och effektmätare.

När det gäller mottagningsantenner är uppgiften emellertid mer komplicerad. Det finns ingen sändarkrets och därför måste en högfrekvenssändare, som kan sända ut minst runt 1 mW, införas. Detta lägger inte bara till kostnader utan också komplexitet, speciellt om multipla mottagningsantenner används för att åstadkomma antenndiversitet. Vidare, måste ytterligare ett komplicerande element beaktas om mottagaren är försedd med en tommonterad förstärkare (tower-mounted amplifier, TMA), som används för att förbättra mottagningsräckvidden. Dämpningen i backriktningen av TMAn är mycket hög och därför blir VSWR-mätningar mycket svåra.

Några försök har icke desto mindre gjorts för att utveckla arrangemang för att över- vaka mottagningsantenner i basstationssystem där tornmonterade förstärkare an- vänds. Dessa system utför fortfarande VSWR-mätningar. Ett sådant arrangemang beskrivs i US, A, 5507010. En signal, som har en frekvens utanför frekvensbandet 10 15 20 25 519 475 3 för mottagaren utsänds då från en testenhet i basstationen och sänds mot mottag- ningsantennen. Vid läget för den tornmonterade förstärkaren plockas denna signal upp av ett filter. Signalens frekvens ändras sedan så att den ligger inom frekvensbandet för mottagaren och signalen kopplas direkt till mottagningsantennen. Ett sådant arrangemang tillåter att en VSWR-mätning görs från basstationen till kostnaden av att introducera ytterligare filter och frekvensändrande medel i systemet. En annan möjlighet är att placera en separat VSWR-mätarenhet ovanpå den tornmonterade förstärkaren, vilket också kräver att ett väsentligt antal av ytterligare komponenter används inkluderande en effektfull sändningskrets.

En annan nackdel med VSWR-metoden är att systemets mottagar- och sändaranten- ner måste testas separat, en åt gången.

Det finns emellertid förfaranden, som är beskrivna i tekniken för att samtidigt testa två antenner i ett mobilt radiosystem. Ett sådant förfarande och en motsvarande apparat beskrivs i WO 97/00586. En testsignal avges då från en sändarenhet och kopplas via en sändningsgren av ett första duplexfilter till en första antenn. Signalen plockas upp av en andra antenn och kopplas via en sändningsgren av ett andra duplexfilter, kopplingsmedel och frekvensskiftande medel till en mottagarpart av systemet. Sådana system fungerar korrekt, men emellertid endast för att testa duplexantenner och de kräver ytterligare frekvensskiftande medel.

Det bör noteras att VSWR-mätningar på duplexantenner också kan vara svåra. Detta är speciellt relevant när det gäller s.k. dubbelduplextornmonterade förstärkare. I sådana fall ansluts upp till tre resonansfilter mellan sändarenheten och antennen.

Dämpningen i backriktningen för varje filter kan vara runt 20 dB. När tre filter är seriekopplade gör den totala dämpningen mätningar svåra. 10 15 20 25 519 475 Sammanfattning av uppfinningen Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett enkelt men effektivt arrangemang för att testa mottagningsantenner i radiobasstationer.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett enkelt men effektivt arrangemang för att testa mottagningsantenner i radiobasstationer, som är försedda med multipla mottagningsantenner.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett enkelt och inte dyrt arrangemang för att testa mottagningsantenner, som är försedda med tommonterade förstärkare.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett arrangemang som tillåter samtidiga tester av minst en mottagningsantenn och minst en sändarantenn.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett arrangemang som underlättar övervakning av duplexantenner, som är försedda med dubbelduplextorn- monterade förstärkare.

Dessa syften uppnås enligt en aspekt av uppfinningen i en radiobasstation där en mottagningsenhet är ansluten till en första antenn och en sändarenhet till en andra antenn. Mottagaren mottar signaler i ett första frekvensband och sändaren sänder signaler i ett andra frekvensband. En radiofrekvenstestsignal, som har en frekvens i frekvensbandet för mottagaren, kopplas till sändarens antennen och därigenom också till mottagarenhetens antenn. En utvärderingsenhet, som är kopplad till mottagarenheten, utvärderar den mottagna signalen för att bestämma mottagar- antennens fullständighet. Eftersom den mottagna signalens frekvens ligger i mottagarens frekvensband, kan den utvärderas med precision, även om den 10 15 20 25 30 519 475 5 ursprungligt utsända signalen har en effekt, som är mycket lägre än till exempel en signal, som används för VSWR-mätningar.

Enligt en utföringsform av uppfinningen avger testsignalutsändaren en signal i en reservkanal, som inte regelbundet används av mottagaren. Som ett resultat kan test- ningsproceduren utföras regelbundet utan att störa den pågående trafiken.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är antennen, som är ansluten till sändaren, en duplexantenn, som också används för att motta signaler. Denna antenn är kopplad till ett duplexfilter och den ovan nämnda testsignalen är kopplad till antennen vid en punkt mellan duplexfiltret och antennen. Detta tillåter att testning utförs på mottagningsantenner när antennen, som är kopplad till sändaren, är en duplexantenn.

Enligt ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen kan ett kopplingsmedel, som används för att koppla testsignalen till sändarantennen, också användas för att utföra spänningsmätningar för stående-våg-förhållande på sändarantennen. Detta arrangemang tillåter uppfinningen att implementeras för en låg kostnad i installationer, där sådana VSWR-mätningar utförs.

Enligt ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen kan testsignalsändaren också användas för att implementera separata tester av multikopplare och mottagare i en mottagningsgren av basstationen. Detta arrangemang tillåter uppfinningen att implementeras för en låg kostnad i installationer, där sådana mätningar utförs.

Ett arrangemang enligt uppfinningen kännetecknas då såsom framgår av den känne- tecknande delen av krav l.

Ett förfarande enligt uppfinningen kännetecknas då som det framgår av den känne- tecknande delen av krav ll eller 15. 10 15 20 25 30 519 473 Kort beskrivning av ritningarna Fig. 1 illustrerar schematiskt en radiobasstation enligt känd teknik.

Fig. 2 illustrerar ett arrangemang enligt uppfinningen i en radiobasstation.

Fig. 3 illustrerar ett arrangemang enligt uppfinningen i en radiobasstation där bas- stationen innefattar en duplex antenn.

Fig. 4 illustrerar ett arrangemang enligt uppfinningen i en radiobasstation där bas- stationen innefattar en duplexantenn och tornmonterade förstärkare.

Fig. 5 illustrerar en utföringsform av en radiobasstation enligt uppfinningen där en duplexantenn är försedd med en dubbelduplextornmonterad förstärkare.

Detalierad beskrivning av utföringsfonner Fig. 1 illustrerar schematiskt en radiobasstationstransceiver enligt känd teknik. Bas- stationstransceiverns innefattar ett flertal sändarenheter 101. Sändarenheterna är anslutna till en kombinerare 102 som åstadkommer separation mellan de olika sändarenheterna 101 och riktar radiofrekvenssignaler, som är producerade av sändarenheterna mot en sändarantenn 103. Kombineraren 102 består av ett antal resonansfilter.

Basstationstransceivem innefattar vidare ett antal mottagningsenheter 104. Mottag- ningsenhetema är anslutna till minst en mottagningsantenn 105 via en multikopplare 106, som förstärker inkommande signaler och kopplar dessa signaler till olika mot- tagningsenheter. Mottagningsenheterna kan kopplas till en hjälpantenn 107 via en hjälpmultikopplare 108 för att åstadkomma antenndiversitet. Mer än en hjälpantenn 10 15 20 25 30 519 475 7 kan användas. Det bör noteras att en sändarenhet och en mottagningsenhet kan användas som olika delar av ett tryckt mönsterkort och därmed bilda en transceiver- enhet.

Fig. 2 beskriver ett arrangemang enligt uppfinningen i en radiobasstation. Det är vanlig praxis i radiokommunikationsorrirådet att använda multipla hj älpmottagar- antenner för att åstadkomma antenndiversitet. För tydlighets skull visas emellertid bara en mottagningsantenn 205. Basstationen enligt uppfinningen innefattar sändarenheter 201, en kombinerare 202 och en sändarantenn 203 tillsammans med mottagningsantennen 205, en multikopplare 206 och mottagningsenheter 204 som beskrivits ovan. För tydlighets skull visas endast en sändarenhet och en mottagningsenhet i denna och följande figurer.

Enligt uppfinningen tillhandahålles en testsignalutsändare 207 till basstationen.

Testsignalutsändaren avger en lågeffektsignal med en frekvens, som huvudsakligen motsvarar en bärfrekvens för en mottagningsenhet 204. Det bör noteras att sådana signaler kan ha olika tillämpningar till exempel för att testa multikopplare. I några tillämpningar kallas en sådan signal för en styrkeindikator för mottagen signal (received signal strength indicator, RSSI).

Den avgivna signalen kopplas till sändarantennen 203 via kopplingsmedel till exempel bestående av en kabel 208 och en riktkopplare 209. I en utföringsform av uppfinningen kan denna riktkopplare också användas för att utföra spännings- mätningar för stående-våg-förhållanden på sändarantennen 203. Sändarantennen sänder testsignalen och mottagningsantennen mottar en viss del av den utsända energin, allt förutsatt att systemet fungerar riktigt. Eftersom signalen har en frekvens i frekvensbandet för en mottagningsenhet 204 kan den utvärderas av medel, som är anslutna till mottagningsenheten. Om multipla mottagningsantenner används kan signalen, som mottagits av vilken speciell antenn som helst, väljas enligt känd teknik. 10 15 20 25 30 519 475 Om styrkan av den mottagna signalen är under ett förutbestämt tröskelvärde är systemet sannolikt felaktigt. Då levereras en felrapport till mobilradionätet.

Testningsproceduren kan initieras av bastransceiverstationen själv eller av någon annan del av mobilsystemet. Som ett alternativ kan utvärderingen av den mottagna signalen också äga rum i en annan del av det mobila systemet, som är anslutet till mottagningsenheten. Utvärderingen av signalen kan vara mjukvaruimplementerad.

Uppfinningskonceptet tillåter också valfri, separat testning av multikopplare vid mottagningsgrenen av radiobasstationen. Detta utförs av andra kopplingsmedel 210, som kopplar signalen, som är avgiven av testsignalutsändaren 207, till multikopplama 206 vid mottagningsgrenen. Detta möjliggör att systemet isolerar ett fel vid mottagningsgrenen till en speciell del av systemet. Enligt en utföringsforrn av uppfinningen är det fördelaktigt att låta testsignalen motsvara en extra kanal, som inte regelbundet används av systemet. Detta tillåter att systemet blir testat utan att pågående trafik störs. För FDMA-(frequency division multiple access, frekvensuppdelad multipelåtkomsO-system har då signalen en frekvens, som motsvarar en extra kanal. För TDMA-(tíme division multiple access, tidsuppdelad multipelåtkomsO-system har då signalen en frekvens och en tídslucketidsbestämning som motsvarar en extra kanal.

Fig. 3 illustrerar ett arrangemang enligt uppfinningen i en radiobasstation där basstationstransceivern innefattar en duplexantenn.

Basstationen innefattar sändarenheter 301, mottagningsenheter 304, en kombinerare 302, multikopplare 306a, 306b och en mottagningsantenn 305 som i den tidigare beskrivna utföringsformen. Ett duplexfilter 310 är anbringat mellan kombineraren 302 och en sändarantenn 303. Därför kan denna antenn också fungera som en hjälpmottagningsantenn, därmed bildande en duplexantenn. Detta arrangemang tillåter att antenndiversitet uppnås i en basstation med endast två antenner. 10 15 20 25 30 519 473 Enligt uppfinningen avger en testsignalutsändare 307 en testsignal, som kopplas av kopplingsmedel 308, 309 till duplexantennen 303. I denna utföringsform bör test- signalen kopplas till duplexantennen 303 vid en punkt mellan duplexfiltret 310 och antennen.

Fig. 4 illustrerar ett arrangemang enligt uppfinningen i en radiobasstation där bassta- tionstransceivern innefattar en duplexantenn och tornmonterade förstärkare.

Basstationen innefattar sändarenheter 401, mottagningsenheter 404, en kombinerare 402, multikopplare 406a, 406b, ett duplexfilter 410, en duplexantenn 403 och en mottagningsantenn 405 som tidigare nämnts. I detta fall används tommonterade förstärkare 411a, 411b vid varje mottagningsantenngren. De tornmonterade förstär- karna består av lågbrusförstärkare placerade i närheten av respektive antenner.

Enligt uppfinningen avger en testsignalsändare 407 en testsignal som är kopplad genom kopplingsmedel 408, 409 till duplexantennen 403. I denna utföringsform bör testsignalen kopplas till duplexantennen 403 vid en punkt mellan dup1exfi1tret410 och antennen 403. Det bör noteras att uppfinningen är lika värdefull i radiobas- stationer, där tornmonterade förstärkare används, men där duplexantennkonceptet inte används.

Fig. 5 illustrerar ett arrangemang enligt uppfinningen i en radiobasstation där bas- stationstransceivem innefattar en duplexantenn och tornmonterade förstärkare. Vid duplexantennen används en dubbelduplextornmonterad förstärkare.

Basstationen innefattar sändarenheter 501, mottagningsenheter 504, en kombinerare 502, multikopplare 506a, 506b, en duplexantenn 503 och en mottagningsantenn 505 som tidigare beskrivits. I detta fall används en tommonterad förstärkare 511a vid mottagningsantenngrenen. Vid duplexantennen används en dubbel duplex TMA 10 15 20 25 519 473 10 515. Denna TMA består av ett första duplexfilter 510 kopplat till antennen 503, ett andra duplexfilter kopplat till sändarna och mottagarna. En lågbrusförstärkare 5l1b används vid mottagningsgrenen mellan det första och andra duplexfiltret. Valfritt kan en effektförstärkare (ej visad) tillhandahållas vid sändningsgrenen mellan det första och andra duplexfiltret i syfte att förbättra nedlänksräckvidd. De första och andra duplexfiltren 510, 512 såväl som lågbrusförstärkaren 51 lb kan integreras som en dubbel duplex TMA enhet 515. Denna enhet tillåter att en enkel kabel 514 ansluts mellan duplexantennen och resten av basstationen, vilken kabel används både för sändning och mottagning. Ett tredje duplexfilter 513 måste emellertid anbringas vid den lägre änden av kabeln 514.

Enligt uppfinningen avger en testsignalutsändare 507 en testsignal, som kopplas av kopplingsmedel 508, 509 till sändarantennen 503. I denna utföringsforrn bör testsignalen kopplas till duplexantennen 503 vid en punkt mellan duplexfiltret 510 och antennen 503.

Det bör noteras att det blir svårt att utföra VSWR-mätningar på duplexantennen 503 av systemet, som är beskrivet i fig. 5. Dämpningen i backriktningen för ett duplexfilter kan vara stort och i detta fall är tre sådana filter 513, 512, 510 placerade mellan sändarenheten 501 och duplexantennen 503. Ett arrangemang enligt uppfinningen utför emellertid övervakning av duplexantennen samtidigt med övervakning av mottagningsantennen 505. Arrangemanget enligt uppfinningen påverkas inte av duplexfiltren.

De ovan beskrivna utföringsforrnema tjänar endast till att exemplifiera hur uppfin- ningen kan utföras och begränsar inte omfånget av det sökta skyddet. Andra utfö- ringsformer är möjliga inom omfånget av bifogade krav.

Claims (13)

10 15 20 25 519 475 11 Patentkrav

1. Arrangemang för att övervaka tillståndet hos minst en mottagningsantenn (205) i en radiobasstation innefattande minst en mottagningsenhet (204), som är ansluten till en första antenn (205), varvid mottagningsenheten mottar radiosignaler i ett första frekvensband, och minst en sändarenhet (201), som är ansluten till en andra antenn (203), varvid sändarenheten sänder radiosignaleri ett andra frekvensband, varvid det första och andra frekvensbandet inte är överlappande kännetecknat av - medel (207) för att avge en radiosignal, som har ett frekvensvärde inom det första frekvensbandet, - medel (208, 209) för att koppla signalen till den andra antennen (203) för radio- sändning till den första antennen, - medel anslutna till nämnda minst en mottagningsenhet (204) för att utvärdera signalen, som sålunda mottagits av den första antennen (205) och därmed övervaka tillståndet hos den första antennen.

2. Arrangemang för att övervaka tillståndet hos minst en mottagningsantenn i en radiobasstation enligt krav 1, kännetecknat av att en kombinerare (202) är ansluten till sändarenheten (201), och att nämnda kopplingsmedel (208, 209) är kopplat till den andra antennen (203) vid en punkt mellan den andra antennen (203) och kom- bineraren (202).

3. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att medlen för att utvärdera den mottagna signalen är ämnade att jämföra den mottagna signalen med ett förutbe- stämt tröskelvärde.

4. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att radiosignalen avges i en extra kanal, som normalt inte används av mottagaren. 10 15 20 25 519 473 12

5. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att den andra antennen är en duplexantenn (303), försedd med ett duplexfilter (310), van/id nämnda kopplingsmedel (308, 309) anbringas vid en punkt mellan duplexfiltret (310) och den andra antennen (303).

6. Arrangemang enligt krav l, kännetecknat av att den första antennen (405) är ansluten till en lågbrusförstärkare (41 la), som är placerad i närheten av den första antennen (405).

7. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att den andra antennen (503) är en duplexantenn försedd med en dubbel duplextommonterad förstärkare (515), där nämnda kopplingsmedel (508, 509) är applicerat vid en punkt mellan den dubbelduplextommonterade förstärkaren (515) och den andra antennen (503).

8. Arrangemang enligt krav 1, kännetecknat av att nämnda medel för att koppla signalen till mottagningsantennen innefattar en riktkopplare (209), som också an- vänds för spänningsmätningar för stående vågförhållanden på sändarantennen.

9. Arrangemang enligt krav l, kännetecknat av medel (210) för att ansluta signalen från testsignalsändaren (207) direkt till en multikopplare (206), som är ansluten till minst en av mottagningsenheterna (204).

10. Förfarande för att övervaka tillståndet hos minst en mottagningsantenn i en radiobasstation, varvid basstationen innefattar minst en mottagningsenhet ansluten till en första antenn, varvid mottagningsenheten mottar radiosignaler i ett första frekvensband, och minst en sändarenhet, som är ansluten till en andra antenn, varvid sändarenheten sänder radiosignaler i ett andra frekvensband, varvid det första och andra frekvensbandet inte är överlappande kännetecknat av stegen - sända en radiosignal, som har ett frekvensvärde inom det första frekvensbandet, 10 15 20 25 519 475 13 - koppla radiosignalen till den andra antennen för radiosändning till den första antennen, - utvärdera signalen, som därmed mottagits av den första antennen och därmed övervaka tillståndet hos den första antennen.

11. ll. Förfarande för övervakning av tillståndet hos minst en mottagningsantenn i en radiobasstation enligt krav 10, kännetecknat av att utvärderingssteget består i att jämföra styrkan av den mottagna signalen med ett förutbestämt tröskelvärde.

12. Förfarande för att övervaka tillståndet hos minst en mottagningsantenn i en radiobasstation enligt krav 10, kännetecknat av att radiosignalen avges i en extra kanal, som normalt inte används av mottagaren.

13. Förfarande för att övervaka tillståndet hos minst en mottagningsantenn i en radiobasstation, van/id basstationen innefattar minst en mottagningsenhet, som är ansluten till en första antenn via en multikopplare, varvid mottagningsenheten mottar radiosignaler i ett första frekvensband, och minst en sändarenhet, som är ansluten till en andra antenn, varvid sändarenheten sänder radiosignaler i ett andra frekvensband, varvid det första och andra frekvensbandet inte är överlappande kännetecknat av stegen: - avge en radiosignal, som har ett frekvensvärde inom det första frekvensbandet, - koppla radiosignalen till multikopplaren för sändning till mottagningsenheten, - utvärdera signalen, som därmed mottagits av mottagningsenheten och därmed övervaka tillståndet hos multikopplaren, - koppla radiosignalen till den andra antennen för radiosändning till den första antennen, - utvärdera signalen, som därmed mottagits av den första antennen och därmed över- vaka tillståndet hos den första antennen.