TWI601388B - 對稱式中繼器及其測量天線隔離度的方法 - Google Patents

Description

對稱式中繼器及其測量天線隔離度的方法

本發明描述了一種測量天線隔離度的方法，尤指一種應用於對稱式中繼器天線的隔離度測量方法。

隨著科技日新月異，各種通訊設備已廣泛地應用於日常生活之中，例如手機、行動電話、遠端遙控器等等。以手機為例，在兩使用者使用手機進行通訊時，發話端的使用者之手機會傳送上行(Uplink)訊號至基地台，而基地台會將上行訊號做訊號處理，並產生下行訊號至收話端的使用者之手機。由於上行訊號以及下行訊號皆透過無線通道(Wireless Channel)進行傳輸，因此，使用者所在之位置、移動速度、以及環境因素都會影響無線通道的品質。在許多情況中，由於無線通道的品質不良，造成了發話端的使用者之手機與收話端的使用者之手機間之服務訊號，透過基地台進行訊號溝通時的訊雜比(Signal to Noise Ratio)下降，導致通訊品質變差甚至斷訊的結果。

為了改善通訊品質，一般會利用雙天線的中繼器(Repeater)進行訊號增幅，並將增幅後的上行/下行訊號傳送至使用者裝置或是基地台。舉例而言，雙天線的中繼器可設置於基地台與收話端的使用者之手機之間。雙天線的中繼器會接收到基地台產生的下行訊號，並將下行訊號增幅後再傳送至收話端的使用者之手機。而在雙天線的中繼器中，天線隔離度(Antenna Isolation)為中繼器進行訊號轉傳的重要效能指標，表示了雙天線的中繼器中，兩根天線的訊號傳輸衰減程度。在傳統雙天線的中繼器中，測量天線隔離度的方法具有以下缺點：第一、中繼器一端的天線所發出的測試訊號被另一端的天線所接收時，會產生回音(Echo)干擾，影響測量結果。第二、傳統雙天線的中繼器需要使用外部的儀器，且須要仰賴工程人員的輔助手動量測天線隔離度，非常費時費力。第三、在中繼器的一側發送測試訊號估計天線兩端的衰減程度而進行隔離度計算時，其衰減量也包含纜線部分所造成的訊號衰減，因此測量結果會有高誤差值。第四、在中繼器的一側發送測試訊號時，若測試訊號的操作頻率在基地台所發送之服務訊號的主瓣(Main Lobe)頻寬內，則測試訊號就會嚴重干擾到服務訊號。

本發明一實施例描述了一種測量天線隔離度的方法，包含量測第一機台與第二機台之間無線通道的雜訊功率。第一機台依據雜訊功率，產生測試訊號，並將測試訊號由第一機台之第一天線廣播。第二機台之第二天線接收測試訊號，並根據接收結果判斷測試訊號是否能成功地被辨識。若測試訊號辨識失敗，第二機台發送辨識失敗訊息至第一機台。第一機台收到辨識失敗訊息後，產生更新的測試訊號，並將更新的測試訊號由第一機台之第一天線廣播。第二機台之第二天線接收更新的測試訊號。辨識更新的測試訊號，並計算第一天線與第二天線的隔離度。第一機台與第二機台組成對稱式中繼器，對稱式中繼器連結於基地台及使用者裝置，用以在基地台及使用者裝置之間轉送服務訊號，且測試訊號的操作頻率位於服務訊號之主瓣頻譜之外。

本發明另一實施例描述了一種對稱式中繼器，包含第一天線、第一機台、第二天線以及第二機台。第一天線連結使用者裝置。第一機台包含第一下行電路與第一上行電路。第一下行電路包含透過第一雙工器耦接於第一天線的第一開關、耦接於第一開關的第一放大器、耦接於第一放大器的第一服務訊號混合器、耦接於第一服務訊號混合器的第一服務訊號頻率合成器及第一服務訊號帶通濾波器、耦接於第一開關的第一測試訊號帶通濾波器、耦接於第一測試訊號帶通濾波器的第一測試訊號混合器、耦接於第一測試訊號混合器的第一測試訊號頻率合成器，以及耦接於第一測試訊號頻率合成器的第一測試訊號收發晶片。第一上行電路耦接於第一雙工器。第二天線連結基地台。第二機台包含第二下行電路及第二上行電路。第二下行電路包含透過第二雙工器耦接於第二天線的第二開關、耦接於第二開關的第二放大器、耦接於第二放大器的第二服務訊號混合器、耦接於第二服務訊號混合器的第二服務訊號頻率合成器、耦接於第二服務訊號混合器及第一服務訊號帶通濾波器的第二服務訊號帶通濾波器、耦接於第二開關的第二測試訊號混合器、耦接於第二測試訊號混合器的第二測試訊號頻率合成器、耦接於第二測試訊號混合器的第二測試訊號帶通濾波器、以及耦接於第二測試訊號帶通濾波器的第二測試訊號收發晶片。第二上行電路耦接於第二雙工器及第一上行電路。對稱式中繼器用以在基地台及使用者裝置之間轉送服務訊號，第一測試訊號收發晶片用以產生測試訊號，且第一測試訊號頻率合成器、第一測試訊號混合器及第一測試訊號帶通濾波器用以將測試訊號的操作頻率設定於服務訊號之主瓣頻譜之外。

第1圖為對稱式中繼器100的架構圖。應先理解的是，本發明的對稱式中繼器100的功能在於將基地台BS發給使用者裝置UE的下行服務訊號做轉送處理，或是將使用者裝置UE發給基地台BS的上行服務訊號做轉送處理。因此，對稱式中繼器100會連結於基地台BS以及使用者裝置UE，且連結的方式可透過無線傳輸通道進行連結。對稱式中繼器100包含第一機台MS以及第二機台SL。第一機台MS的第一天線AT1連結於使用者裝置UE。第二機台SL的第二天線AT2連結於基地台BS。在對稱式中繼器100中，第一機台MS也可稱為主要機台(Master Side/Station)，且屬於第一機台MS的第一天線AT1也可稱為服務端天線(Service Antenna)。第二機台SL也可稱為從屬機台(Slave Side/Station)，且屬於第二機台SL的第二天線AT2也可稱為施予端天線(Donor Antenna)。第一機台MS與第二機台SL之間可透過纜線(Cable)DLC以及ULC連接。第一機台MS內可包含第一下行電路DL1以及第一上行電路UL1。第二機台SL內可包含第二下行電路DL2以及第二上行電路UL2。第一上行電路UL1可透過纜線ULC與第二上行電路UL2耦接，第一下行電路DL1可透過纜線DLC與第二下行電路DL2耦接。如第1圖所示，第一下行電路DL1包含第一開關SW1、第一放大器AMP1、第一服務訊號頻率合成器(Frequency Synthesizer)S11及第一測試訊號頻率合成器S12、第一服務訊號混合器(Mixer)MX11及第一測試訊號混合器MX12、第一服務訊號帶通濾波器(Band-Pass Filter)BP11及第一測試訊號帶通濾波器BP12、以及第一測試訊號收發晶片SC1。第二下行電路DL2包含第二開關SW2、第二放大器AMP2、第二服務訊號頻率合成器S21及第二測試訊號頻率合成器S22、第二服務訊號混合器MX21及第二測試訊號混合器MX22、第二服務訊號帶通濾波器BP21及第二測試訊號帶通濾波器BP22、以及第二測試訊號收發晶片SC2。第一測試訊號收發晶片SC1以及第二測試訊號收發晶片SC2具有產生、發送、及接收測試訊號的能力，其功能以及產生測試訊號的方法將於後文詳述。

對稱式中繼器100各元件的耦接狀態描述於下。第一天線AT1可用無線的方式連結於使用者裝置UE。在第一機台MS的第一下行電路DL1中，第一開關SW1透過第一雙工器Dup1耦接於第一天線AT1。第一放大器AMP1耦接於第一開關SW1。第一服務訊號混合器MX11耦接於第一放大器AMP1。第一服務訊號頻率合成器S11耦接於第一服務訊號混合器MX11。第一服務訊號帶通濾波器BP11耦接於第一服務訊號混合器MX11。第一測試訊號帶通濾波器BP12耦接於第一開關SW1。第一測試訊號混合器MX12耦接於第一測試訊號帶通濾波器BP12。第一測試訊號頻率合成器S12耦接於第一測試訊號混合器MX12。第一測試訊號收發晶片SC1耦接於第一測試訊號頻率合成器MX12。第一上行電路UL1耦接於第一雙工器Dup1。第二天線AT2可用無線的方式連結於基地台BS。在第二機台SL的第二下行電路DL2中，第二開關SW2透過第二雙工器Dup2耦接於第二天線AT2。第二放大器AMP2耦接於第二開關SW2。第二服務訊號混合器MX21耦接於第二放大器AMP2。第二服務訊號頻率合成器S21耦接於第二服務訊號混合器MX21。第二服務訊號帶通濾波器BP21，耦接於第二服務訊號混合器MX21及第一服務訊號帶通濾波器BP11。第二測試訊號混合器MX22耦接於第二開關SW2。第二測試訊號頻率合成器S22耦接於第二測試訊號混合器MX22。第二測試訊號帶通濾波器BP22耦接於第二測試訊號混合器MX22。第二測試訊號收發晶片SC2耦接於第二測試訊號帶通濾波器BP22。第二上行電路UL2，耦接於第二雙工器Dup2及第一上行電路UL1。然而，應當理解的是，本發明的對稱式中繼器100的架構並不被第1圖所侷限。舉例而言，在其它實施例中，當對稱式中繼器100中第一測試訊號收發晶片SC1以及第二測試訊號收發晶片SC2支援很廣的頻寬時，第一測試訊號混合器MX12、第一測試訊號頻率合成器S12、第二測試訊號混合器MX22以及第二測試訊號頻率合成器S22可以省略。為了便於理解，下文將描述一個下行傳輸的例子。

對稱式中繼器100在下行傳輸的方式如下。首先，基地台BS會產生下行服務訊號，並廣播下行服務訊號至無線環境中。接著，對稱式中繼器100之第二機台SL的第二天線AT2會接收到下行服務訊號，並透過第二雙工器(Duplexer)Dup2將下行服務訊號傳送至第二下行電路DL2中。當第二下行電路DL2中的第二開關SW2為上切狀態時，下行服務訊號會被第二放大器AMP2接收，第二放大器AMP2會將下行服務訊號放大。放大後的下行服務訊號會被第二服務訊號頻率合成器S21以及第二服務訊號混合器MX21處理，輸出的結果為將放大後的下行服務訊號之中心頻率載到預設的載波頻率(Carrier Frequency)。而放大後的下行服務訊號之中心頻率被偏移的目的可為降低之後透過纜線DLC傳輸的訊號衰減度。當放大後的下行服務訊號之中心頻率被偏移後，會被第二服務訊號帶通濾波器BP21處理，以濾除服務訊號之預定頻寬外的雜訊。接著，中心頻率被偏移且功率被放大的下行服務訊號會透過纜線DLC傳輸至第一下行電路DL1中。第一下行電路DL1收到中心頻率被偏移且功率被放大的下行服務訊號後，會利用第一服務訊號帶通濾波器BP11做為頻譜遮罩，以保證濾出的訊號為中心頻率被偏移且功率被放大的下行服務訊號。接著，第一下行電路DL1會利用第一服務訊號頻率合成器S11以及第一服務訊號混合器MX11，將功率被放大的下行服務訊號之中心頻率還原成基地台所發送的原始頻率狀態。接著，第一放大器AMP1會將功率被放大的下行服務訊號之功率再次放大，並透過上切狀態的第一開關SW1以及第一雙工器Dup1將具有功率增益的下行服務訊號傳送至第一天線AT1。最後，第一天線AT1可將具有功率增益的下行服務訊號傳送至使用者裝置UE。於此說明，具有功率增益的下行服務訊號之功率增益約略等於第二放大器AMP2的功率增益，加上第一放大器AMP1的功率增益，減上纜線DLC的功率衰減幅度，所有功率增益的計算可為對數尺度(Log Scale)的計算。因此，對於使用者裝置UE而言，將收到較佳品質的下行服務訊號。而上行服務訊號由使用者裝置UE透過對稱式中繼器100中的第一上行電路UL1、第二上行電路UL2而傳至基地台BS的方式對稱於下行服務訊號的傳輸方式。第一上行電路UL1、第二上行電路UL2的結構也對稱於第一下行電路DL1、第二下行電路DL2的結構，因此其描述將省略。

第2圖為對稱式中繼器100，設置於建築物B上且用以將基地台BS及使用者裝置UE間的服務訊號做轉送的示意圖。如前述，對稱式中繼器100的功能在於將基地台BS發給使用者裝置UE的下行服務訊號做轉送處理，或是將使用者裝置UE發給基地台BS的上行服務訊號做轉送處理。舉例而言，當使用者裝置UE位於收訊不良的地方，表示使用者裝置UE與基地台BS的無線通道為深度衰減的通道(Deep Fading Channel)。而無線通道不良(例如通道頻率增益過小，Channel Gain Distortion)會造成通話品質低落甚至斷訊。當引入對稱式中繼器100時，對稱式中繼器100的第一機台MS之第一天線AT1之位置可以做最佳化的調整，使第一天線AT1與使用者裝置UE之間的無線通道品質保持良好。同樣地，對稱式中繼器100的第二機台SL之第二天線AT2之位置可以做最佳化的調整，使第二天線AT2與基地台BS之間的無線通道品質保持良好。並且，第一機台MS與第二機台SL之間可用纜線DLC以及ULC耦接。由於纜線DLC以及ULC較不易受到外界環境的因素干擾而影響傳輸品質，故第一機台MS與第二機台SL之間不會受到較差的無線傳輸通道之影響。換句話說，原本基地台BS及使用者裝置UE間之無線通道可能很差，但引入了對稱式中繼器100之後，第一天線AT1與使用者裝置UE之間的無線通道，以及第二天線AT2與基地台BS之間的無線通道可被最佳化。因此，可提升基地台BS及使用者裝置UE間訊號傳輸的可靠度。然而，本發明的對稱式中繼器100之硬體架構進行任何的合理變換皆屬於本發明的範疇。舉例而言，對稱式中繼器100的纜線DLC以及纜線ULC的長度可以為任意長度的纜線，甚至，纜線DLC以及纜線ULC的長度可以為零。換句話說，對稱式中繼器100的第一機台MS與第二機台SL可不透過纜線而直接電性耦接，亦即，對稱式中繼器100的第一機台MS與第二機台SL可為一體成形的機台。在本發明中，對稱式中繼器100除了具備將服務訊號進行轉傳的功能外，也具備了計算第一天線AT1與第二天線AT2之隔離度的能力，描述於下。

如前文所述之對稱式中繼器100之架構(如第1圖所示)，當第一機台MS內的第一開關SW1為上切狀態，且第二機台SL內的第二開關SW2也為上切狀態時，基地台BS下行服務訊號可透過第二機台SL以及第一機台MS傳輸至使用者裝置UE。然而，當第一機台MS內的第一開關SW1以及第二機台SL內的第二開關SW2皆為下切狀態時，第一機台MS可產生適當的測試訊號，並將測試訊號由第一天線AT1廣播。隨後，若第二機台SL的第二天線AT2接收並能辨識測試訊號，則第一天線AT1與第二天線AT2的天線隔離度(後文將簡稱為，隔離度Isolation)將會被計算出來。然而，應當瞭解的是，第一開關SW1與第二開關SW2的上切狀態以及下切狀態僅為本發明切換傳輸模式的實施例而已，第一開關SW1與第二開關SW2可用任何的同步切換方式實現不同的傳輸模式。在本實施例中，第一機台MS內的第一測試訊號收發晶片SC1將依據測試訊號之資料，產生測試訊號。測試訊號之資料包含測試訊號之載波頻率之資料，且載波頻率位於服務訊號之主瓣頻譜之外。第一下行電路DL1會利用第一測試訊號頻率合成器S12以及第一測試訊號混合器MX12，將測試訊號之中心頻率載到預定的載波頻率上。接著，第一下行電路DL1會利用第一測試訊號帶通濾波器BP12，將測試訊號的頻寬限制在一個預定的頻寬之內，並濾除預定頻寬之外的雜訊。隨後，測試訊號將透過第一雙工器Dup1以及第一天線AT1廣播。接著，第二機台SL的第二天線AT2會接收到測試訊號。之後，第二下行電路DL2會利用第二測試訊號頻率合成器S22以及第二測試訊號混合器MX22，將測試訊號的載波頻率還原成原始的頻率狀態，再利用第二測試訊號帶通濾波器BP22做為頻譜遮罩，以保證濾出的訊號為預定頻寬範圍內之測試訊號。最後，測試訊號將被第二測試訊號收發晶片SC2接收。並且，若第二測試訊號收發晶片SC2可以成功地辨識測試訊號，則測試訊號內的資訊將可被解析，測試訊號的接收功率也可以被解析。因此，第一天線AT1與第二天線AT2的隔離度將可被計算。然而，為了讓測試訊號對於基地台廣播之服務訊號的影響量降低，測試訊號的載波頻率以及頻寬將經過特別的設計，描述如下。

第3圖為服務訊號的頻譜SP1以及SP2與測試訊號Pilot的頻寬BWP之示意圖。應當瞭解的是，根據傅立葉轉換定律，一個時間區間的訊號頻譜，在頻域上的頻率範圍為正負無限延伸。例如，時間區間To的方波訊號頻譜，在頻域上即為頻率範圍為正負無限延伸之Sinc函數波形。而訊號頻譜包含了主瓣部分(Main Lobe Spectrum)以及無限延伸的旁瓣(Side Lobe Spectrum)部分。頻譜的主瓣部分之頻寬範圍的能量約略超過整個訊號頻譜的95%以上的能量(可視為對頻譜的積分面積比例)。在第3圖中，服務訊號的頻譜SP1可為對應第一電信公司之服務訊號(例如台灣大哥大)。服務訊號的頻譜SP2可為對應第二電信公司之服務訊號(例如遠傳電信)。服務訊號的頻譜SP1之主瓣部分之頻寬BW1假設為20MHz(赫茲)。而服務訊號的頻譜SP1之旁瓣部分的頻譜邊緣Edge1位於頻譜SP1主瓣部分之頻寬BW1之外。同理，服務訊號的頻譜SP2之旁瓣部分的頻譜邊緣Edge2位於頻譜SP2主瓣部分之頻寬BW2之外。如前述，頻譜的主瓣部分之頻寬範圍的能量約略超過整個訊號頻譜的95%以上的能量，且服務訊號在頻譜主瓣部分之頻寬內的功率較大。因此，若測試訊號Pilot的載波頻率被設定於服務訊號頻譜主瓣部分之頻寬內，則會對服務訊號產生非常大的頻率干擾(Radio Jamming)，嚴重時甚至會讓服務訊號傳輸中斷。因此，對稱式中繼器100在發送測試訊號Pilot的概念在於，盡可能地降低測試訊號Pilot對服務訊號之頻譜影響。在第3圖中，測試訊號Pilot的頻寬BWP位於服務訊號之主瓣頻譜之外。換句話說，對於服務訊號的頻譜SP1而言，測試訊號Pilot的頻寬BWP之位置條件為位於主瓣頻譜之頻寬外，亦即頻寬BWP必須置於邊界a的頻率之上。對於服務訊號的頻譜SP2而言，測試訊號Pilot的頻寬BWP之位置條件也必須為位於主瓣頻譜之頻寬外，亦即頻寬BWP必須置於邊界b的頻率之下。因此，同時符合邊界a的頻率之上以及邊界b的頻率之下之條件的測試訊號Pilot的頻寬BWP即具備了最佳化的頻寬位置。換句話說，測試訊號Pilot的操作頻率會在邊界a的頻率以及邊界b的頻率之間。在本實施例中，測試訊號Pilot的頻寬BWP可為20kHz。

承接第3圖，測試訊號Pilot之頻寬位於服務訊號主瓣頻譜之外具有以下優點。第一、由於測試訊號Pilot不會干擾到服務訊號之主瓣頻譜，對於服務訊號而言，保證了訊號傳輸品質。第二、對於服務訊號而言，在旁瓣頻譜內之頻譜邊緣的功率衰減量很大，假設衰減量為Z dB(分貝)。對於測試訊號Pilot而言，服務訊號為干擾雜訊，服務訊號的能量降低意味著對稱式中繼器100可以不用使用高功率的測試訊號Pilot即可完成隔離度的量測，降低了功率消耗量。第三、由於測試訊號Pilot的頻寬BWP比服務訊號的主瓣頻譜頻寬要小，因此測試訊號Pilot的頻寬BWP相對於服務訊號的主瓣頻譜頻寬可視為窄頻寬(Narrow Band)。因此，在測試訊號Pilot的頻寬BWP內接收到的服務訊號的能量也會下降，下降的比例取決於測試訊號的頻寬BWP除以服務訊號之主瓣頻譜之頻寬(例如BW1)之比值。在本實施例中，此比值Y為(20kHz/20MHz)，因此訊號衰減量為10log(20kHz/20MHz)=-30dB，Y即代表30dB的訊號衰減量。因此，如同上述的優點，對稱式中繼器100可以不用使用高功率的測試訊號Pilot即可完成隔離度的量測，降低了功率消耗量。更詳細地說，假設服務訊號之接收功率為X、測試訊號Pilot的頻寬BWP除以服務訊號之主瓣頻譜之頻寬(例如BW1)之比值為Y，服務訊號之旁瓣頻譜之衰減量為Z，由於對測試訊號Pilot而言，服務訊號為干擾雜訊，因此，第一天線AT1廣播測試訊號Pilot之最小發送功率為(X-Y-Z)，且功率X、比值Y及衰減量Z係為三對數尺度(Log Scale)之數值。以一個實際的例子而言，假設服務訊號之接收功率為-40 (dBm，分貝毫瓦)、比值Y為30dB衰減(原因為窄頻寬效應)、衰減量Z為30dB(原因為頻譜邊緣衰減)。則對於對稱式中繼器100而言，只要由(-40 dBm-30dB-30dB)功率開始產生測試訊號Pilot即可。然而，在較佳的實施例中，測試訊號Pilot也可由約略大於無線通道中的雜訊功率Pnoise(如第5圖所示)開始發送。任何測試訊號Pilot合理的發送功率變換皆屬於本發明的範疇。然而，在實際的無線通道的環境中，對於測試訊號Pilot而言，除了服務訊號會被視為干擾雜訊之外，熱雜訊(Thermal Noise)也會視為測試訊號Pilot被干擾的因素之一，因此，測試訊號Pilot需要不斷地改變其發射功率，以使第二測試訊號收發晶片SC2可以成功地辨識測試訊號Pilot，並依此計算隔離度。下文將描述本發明之天線隔離度量測的方法的流程。

第4圖為本發明之天線隔離度量測的方法的流程圖。本發明之天線隔離度量測的方法包含步驟S401至步驟S411。然而，天線隔離度量測的方法並不被第4圖的步驟所侷限，任何步驟之合理變更及修正均屬於本發明的範疇。步驟S401至步驟S411描述於下： <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> 步驟S401： </td><td> 輸入測試訊號Pilot之資料至第一機台MS； </td></tr><tr><td> 步驟S402： </td><td> 第一機台MS發出通知訊號至第二機台SL，並將第一機台MS與第二機台SL同步； </td></tr><tr><td> 步驟S403： </td><td> 量測第一機台MS與第二機台SL之間無線通道的雜訊功率Pnoise； </td></tr><tr><td> 步驟S404： </td><td> 第一機台 MS產生測試訊號Pilot，並將測試訊號Pilot由第一機台MS之第一天線AT1廣播，其中測試訊號Pilot的功率為Ppilot 且功率為Ppilot大於雜訊功率Pnoise； </td></tr><tr><td> 步驟S405： </td><td> 第二機台SL之第二天線AT2接收測試訊號Pilot； </td></tr><tr><td> 步驟S406： </td><td> 第二機台SL辨識測試訊號Pilot，若辨識成功，執行步驟S407，若辨識失敗，執行步驟S408； </td></tr><tr><td> 步驟S407： </td><td> 依據測試訊號Pilot計算第一天線AT1與第二天線AT2的隔離度。 </td></tr><tr><td> 步驟S408： </td><td> 第二機台SL發送辨識失敗訊息至第一機台MS； </td></tr><tr><td> 步驟S409： </td><td> 第一機台MS設定更新的測試訊號Pilot的功率為Ppilot= Ppilot+α，其中α為預訂功率增加量； </td></tr><tr><td> 步驟S410： </td><td> 判斷更新的測試訊號Pilot的功率Ppilot是否大於預定值? 若是，執行步驟S411，若否，返回步驟S404； </td></tr><tr><td> 步驟S411： </td><td> 結束。 </td></tr></TBODY></TABLE>

各步驟描述於下。於步驟S401中，第一機台MS會被輸入測試訊號Pilot的一些設定資料，例如測試訊號之載波頻率之資料、頻譜邊緣之頻率資料(Band Edge Frequency)等等。於步驟S402中，第一機台MS會發出通知訊號至第二機台SL，並將第一機台MS與第二機台SL同步。於此，通知訊號包含測試訊號Pilot之傳送時間訊息(Transmit Time Window，例如測試訊號Pilot在兩時間點之間的時間區間訊息)、調變訊息(Modulation)、傳輸速率訊息(Data Rate)及/或傳送序號訊息(Data Sequence)。在步驟S403中，第一機台MS與第二機台SL之間無線通道的雜訊功率Pnoise會被量測，此環境雜訊功率Pnoise量測的步驟可由第二機台SL執行。第二機台SL量測環境雜訊功率Pnoise之後，會透過纜線，傳送一個回應訊息(Acknowledgement)至第一機台MS。隨後，於步驟S404中，第一機台MS產生測試訊號Pilot，並將測試訊號Pilot由第一機台MS之第一天線AT1廣播，其中測試訊號Pilot的功率為Ppilot且功率Ppilot大於雜訊功率Pnoise。換句話說，於步驟S404中，第一機台MS之第一天線AT1所發出的測試訊號Pilot之初始功率可為接近或稍大於雜訊功率Pnoise。於步驟S405中，第二機台SL之第二天線AT2於預定時間區間內接收測試訊號Pilot。並且，於步驟S406中，第二機台SL會根據接收結果，判斷測試訊號Pilot是否能成功地被辨識，並嘗試辨識測試訊號Pilot，若成功辨識，表示測試訊號Pilot的接收功率已經足夠，則依據步驟S407，第一天線AT1與第二天線AT2的隔離度將會被計算出來。反之，若辨識失敗(包含已接收到測試訊號但是辨識不出訊號內容或是根本未接收到測試訊號)，依據步驟S408，第二機台SL會發送辨識失敗訊息至第一機台MS，以使第一機台MS準備產生更新的測試訊號Pilot。當第一機台MS收到辨識失敗訊息後，依據步驟S409，第一機台MS會設定更新的測試訊號Pilot的功率為Ppilot= Ppilot+α，其中α為預訂功率增加量。舉例而言，預訂功率增加量α可為10 dB的遞增量。於此說明，測試訊號Pilot的功率為Ppilot以及功率增加量α於上述中皆使用對數尺度(Log Scale)之數值，因此上述所用的運算符號為加法。然而，若以非對數尺度的數值而言，更新後之測試訊號Pilot的功率即為原測試訊號Pilot的功率乘上功率增加量。然而，測試訊號Pilot的功率Ppilot也會具有一個上限值，如前述，對於服務訊號而言，測試訊號Pilot即為雜訊。因此，若測試訊號Pilot的功率Ppilot過大，對於服務訊號而言，也會造成無法忽略的干擾。因此，為了避免更新的測試訊號Pilot之功率Ppilot過強(Ppilot= Ppilot+α)，在步驟S410中，對稱式中繼器100會判斷更新的測試訊號Pilot之功率是否大於預定值。若更新的測試訊號Pilot之功率大於預定值，則依據步驟S411，結束天線隔離度量測程序，反之，若更新的測試訊號Pilot之功率沒有大於預定值，則返回步驟S404，繼續天線隔離度的量測程序。測試訊號Pilot在更新時之最大功率的預定值可設定為對稱式中繼器100之最大功率放大倍率。可參考第5圖，測試訊號Pilot之最大功率可設定為中繼器所支援的最大功率放大倍率Max_Gain。並且，由於測試訊號Pilot的初始發送功率可為接近或稍大於無線通道中的雜訊功率Pnoise，因此，當測試訊號Pilot進行更新時，最後更新的測試訊號Pilot(例如圖5在時間點Tn所發射的測試訊號Pilot)與測試訊號Pilot的初始發送功率之功率差Delta會小於Max_Gain-Pnoise(意即，Delta＜Max_Gain-Pnoise)。於此說明，本發明的天線隔離度量測的方法並不侷限於使用第4圖的流程步驟。任何合理的變換皆屬於本發明所應用的範疇。舉例而言，在其它實施例中，步驟S406之後的流程可以替換為，第二機台SL不會主動發送測試訊號Pilot辨識失敗的訊息至第一機台MS。第二機台SL只有在測試訊號Pilot被成功辨識後才會發送接收成功的訊息至第一機台MS。因此，對於第一機台MS而言，可預先設定一段時間區間(等待的時間區間)，若第一機台MS於時間區間內未接收到接收成功的訊息，則第一機台MS會產生更新的測試訊號。然而，這個程序可以被重複地執行，直到第一機台MS收到第二機台SL所發之接收成功的訊息為止。又或者是，在其它實施例中，步驟S401至步驟S411的流程亦可以替換為將測試訊號Pilot由第二機台SL發送至第一機台MS，甚至將測試訊號收發晶片設置於上行電路中，而對應的步驟亦可合理替換。如前述，任何硬體的合理變換及組合皆屬於本發明所揭露的範疇。

簡單來說，在天線隔離度量測程序中，測試訊號Pilot之初始功率會被設定與雜訊功率相似或是稍高，第二機台SL會接收到測試訊號Pilot並判斷測試訊號Pilot是否能被辨識。若測試訊號Pilot無法被辨識，量測程序會進入步驟S404、步驟S405、步驟S406、步驟S408、步驟S409以及步驟S410的迴圈，逐漸地增加測試訊號Pilot的功率Ppilot，並傳送更新後的測試訊號Pilot，一直到測試訊號Pilot可被辨識或是測試訊號Pilot之功率大於預定值為止。第5圖為測試訊號Pilot在不同時間點之功率變化的示意圖。如第5圖所示，Y軸為功率P，X軸為時間。在時間點T1時，測試訊號Pilot之初始功率Ppilot會被設定與雜訊功率Pnoise相似或是稍高，若時間點T1之測試訊號Pilot無法被辨識，於時間點T2之測試訊號Pilot之功率Ppilot會被更新為(Ppilot= Ppilot+α)，相較於時間點T1之功率增加了α dB。若時間點T2之測試訊號Pilot無法被辨識，於時間點T3之測試訊號Pilot之功率Ppilot會被更新為(Ppilot= Ppilot+α)，相較於時間點T2之功率增加了α dB。依此類推，若時間點T4之測試訊號Pilot無法被辨識，於時間點T5之測試訊號Pilot之功率Ppilot會被更新為(Ppilot= Ppilot+α)，相較於時間點T4之功率增加了α dB。這個功率遞增的程序會一直進行，直到測試訊號Pilot可被辨識或是測試訊號Pilot於時間點Tn之功率接近於預定值(如最大功率放大倍率Max_Gain)為止。並且，本發明的天線隔離度定義可為第一天線AT1所廣播之測試訊號Pilot(可能為經過幾次更新後的Pilot)與第二天線AT2成功接收到測試訊號Pilot之功率比值。

綜上所述，本發明描述了一種天線隔離度量測的方法，可應用於對稱式中繼器。天線隔離度量測的方法是一種基於測試訊號的量測方法，具有以下優點。第一、第一機台(Master Side)會於服務訊號頻譜的邊緣端發送測試訊號，因此降低了對服務訊號的頻譜干擾，保證了服務訊號的傳輸品質。第二、對稱式中繼器會以漸進式的方式，將測試訊號的發射功率由低逐漸往上遞增，因此，可以有效降低功率消耗量以及能降低對服務訊號的干擾程度。第三、測試訊號的發送功率會有一個上限值，以避免測試訊號過強而干擾到服務訊號。第四、第一機台擺設的位置通常是基地台訊號難以到達的地方，因此，第一機台所發送的測試訊號對其它基地台的影響可以忽略。第五、測試訊號的數據量不大，因此可用較低速率傳輸，並且因旁瓣頻譜之邊緣部分的衰減量以及窄頻寬的效果，故可以使用靈敏度高的天線接收。使用高靈敏度的接收天線意味著測試訊號的發送功率可以很小，因此測試訊號對服務訊號的通信影響將進一步地降低。        以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧對稱式中繼器

BW1及BW2‧‧‧主瓣頻譜之頻寬

BWP‧‧‧測試訊號的頻寬

P‧‧‧頻譜能量

F‧‧‧頻率

Edge1及Edge2‧‧‧頻譜邊緣

SP1、SP2‧‧‧頻譜

MS‧‧‧第一機台

SL‧‧‧第二機台

BS‧‧‧基地台

UE‧‧‧使用者裝置

DLC/ULC‧‧‧纜線

AT1、AT2‧‧‧天線

DL1、DL2‧‧‧下行電路

UL1、UL2‧‧‧上行電路

Dup1、Dup2‧‧‧雙工器

SW1、SW2‧‧‧開關

AMP1、AMP2‧‧‧放大器

S11、S12、S21、S22‧‧‧頻率合成器

MX11、MX12、MX21、MX22‧‧‧訊號混合器

BP11、BP12、BP21、BP22‧‧‧帶通濾波器

SC1、SC2‧‧‧測試訊號收發晶片

B‧‧‧建築物

S401至S411‧‧‧步驟

Pnoise‧‧‧雜訊功率

Ppilot‧‧‧測試訊號的功率

T1至T5、Tn‧‧‧時間點

a、b‧‧‧邊界

Max_Gain‧‧‧最大功率放大倍率

Delta‧‧‧功率差

第1圖係為本發明之對稱式中繼器的架構圖。 第2圖係為第1圖之對稱式中繼器，設置於建築物上且用以將基地台及使用者裝置間的服務訊號進行轉送的示意圖。 第3圖係為服務訊號的頻譜以及測試訊號的操作頻率之示意圖。 第4圖係為本發明之天線隔離度量測的方法的流程圖。 第5圖係為測試訊號在不同時間點之功率變化的示意圖。

BW1、BW2‧‧‧主瓣頻譜之頻寬

BWP‧‧‧測試訊號的頻寬

P‧‧‧功率

F‧‧‧頻率

Edge1及Edge2‧‧‧頻譜邊緣

SP1、SP2‧‧‧頻譜

Claims (15)

1. 一種測量天線隔離度的方法，包含：一第一機台產生一測試訊號，並將該測試訊號由該第一機台之一第一天線廣播；一第二機台之一第二天線接收該測試訊號；及辨識該測試訊號，並計算該第一天線與該第二天線的一隔離度；其中該第一機台與該第二機台係組成一對稱式中繼器(Repeater)，該對稱式中繼器連結於一基地台及一使用者裝置，用以在該基地台及該使用者裝置之間轉送一服務訊號，且該測試訊號的一操作頻段緊鄰該服務訊號之主瓣頻譜(Main Lobe Spectrum)之一側。
2. 如請求項1所述之方法，其中該第一天線與該第二天線的該隔離度係為該第一天線所廣播之該測試訊號及該第二天線所接收之該測試訊號之一功率比值。
3. 一種測量天線隔離度的方法，包含：一第一機台產生一測試訊號，並將該測試訊號由該第一機台之一第一天線廣播；該第二機台之一第二天線接收該測試訊號；若該測試訊號接收失敗，該第一機台產生一更新的測試訊號，並將該更新的測試訊號由該第一機台之該第一天線廣播；該第二機台之該第二天線接收該更新的測試訊號；及辨識該更新的測試訊號，並計算該第一天線與該第二天線的一隔離度；其中該第一機台與該第二機台係組成一對稱式中繼器(Repeater)，該對稱式中 繼器連結於一無線基地台及一用戶端裝置，用以在該無線基地台及該用戶端裝置之間轉送一服務訊號，且該測試訊號及該更新的測試訊號的頻寬操作頻段緊鄰該服務訊號之主瓣頻譜(Main Lobe Spectrum)之一側。
4. 如請求項3所述之方法，該第一機台產生該更新的測試訊號的步驟更包含：該第二機台於該測試訊號接收失敗之後發送一辨識失敗的訊息至該第一機台，以通知該第一機台產生該更新的測試訊號。
5. 如請求項3所述之方法，該第一機台產生該更新的測試訊號的步驟更包含：該第一機台預設一時間區間，若於該時間區間之內未接收到該第二機台發送之一接收成功的訊息，則產生該更新的測試訊號。
6. 如請求項3所述之方法，其中該更新的測試訊號之一功率大於該測試訊號之一功率。
7. 如請求項6所述之方法，其中該第一天線與該第二天線的該隔離度係為該第一天線所廣播之該更新的測試訊號及該第二天線所接收之該更新的測試訊號之一功率比值。
8. 如請求項1或3所述之方法，更包含：輸入該測試訊號之資料至該第一機台；其中該測試訊號之該資料包含該測試訊號之一載波頻率之資料，且該載波頻 率緊鄰該服務訊號之該主瓣頻譜之一側。
9. 如請求項1或3所述之方法，更包含：該第一機台發出一通知訊號至該第二機台，並將該第一機台與該第二機台同步；其中該通知訊號包含該測試訊號之一傳送時間訊息、一調變訊息、一傳輸速率訊息及/或一傳送序號訊息。
10. 如請求項1或3所述之方法，其中該測試訊號的一頻寬小於該服務訊號之該主瓣頻譜之一頻寬。
11. 如請求項1或3所述之方法，更包含：量測該第一機台與該第二機台之間一無線通道的一雜訊功率；其中該測試訊號之一功率約略大於該雜訊功率。
12. 如請求項3所述之方法，更包含：量測該第一機台與該第二機台之間一無線通道的一雜訊功率；其中該測試訊號之一功率約略大於該雜訊功率，該更新的測試訊號與該測試訊號的功率差小於該對稱式中繼器收發該服務訊號之一最大功率放大倍率，減去該雜訊功率。
13. 如請求項3所述之方法，其中該更新的測試訊號之一功率小於該對稱式中繼器收發該服務訊號之一最大功率放大倍率。
14. 一種對稱式中繼器，包含：一第一天線，連結一使用者裝置；一第一機台，包含：一第一開關，透過一第一雙工器耦接於該第一天線；一第一測試訊號帶通濾波器，耦接於該第一開關；及一第一測試訊號收發晶片，耦接於該第一測試訊號帶通濾波器；一第二天線，連結一基地台；及一第二機台，包含：一第二開關，透過一第二雙工器耦接於該第二天線；一第二測試訊號帶通濾波器，耦接於該第二開關；及一第二測試訊號收發晶片，耦接於該第二測試訊號帶通濾波器；其中該對稱式中繼器用以在該基地台及該使用者裝置之間轉送一服務訊號，第一測試訊號收發晶片用以產生一測試訊號，且該測試訊號的一操作頻段緊鄰該服務訊號之主瓣頻譜(Main Lobe Spectrum)之一側。
15. 如請求項14所述之對稱式中繼器，更包含：一第一測試訊號混合器，耦接於該第一測試訊號帶通濾波器及該第一測試訊號收發晶片之間；一第二測試訊號混合器，耦接於該第二開關及該第二測試訊號帶通濾波器之間；一第一測試訊號頻率合成器，耦接於該第一測試訊號混合器；及一第二測試訊號頻率合成器，耦接於該第二測試訊號混合器。