JPH07504510A - 受信アンテナの状態を測定する構成体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 受信アンテナの状態を測定する構成体 発明の分野 本発明は、システムのベースステーションにおいて受信アンテナの状態を測定す る構成体であって、他のベースステーション装置から離れて、例えばマストに配 置された受信アンテナと：アンテナ信号を増幅するためにアンテナに関連して配 置された増幅手段と、高周波測定信号を発生する手段と、上記増幅手段とアンテ ナとの間でアンテナに向かってアンテナラインに測定信号を供給する第１の方向 性カプラ一手段と；上記増幅手段とアンテナとの間で受信器に向かってアンテナ ラインに測定信号を供給する第２の方向性カプラ一手段と二上記発生手段からの 高周波測定信号を上記第１及び第２の方向性カプラ一手段に対して交互に切り換 えるスイッチ手段と二上記アンテナに向かって送られそしてアンテナから反射さ れて戻された測定信号成分の強度と、上記受信器に向かって直接送られた測定信 号の強度とを測定する手段とを備えた構成体に係る。

先行技術の説明 無線システム、例えば、セル式（セルラー）無線電話システム及びそのベースス テーションの重要な部分は、その状態が接続の質に影響する受信及び送信アンテ ナである。これらアンテナの状態の制御は、例えば、アンテナのＳＷＲ（定在波 比）を測定することにより、即ちアンテナを受信及び送信システムの残り部分に 対して電気的にマツチングすることにより行うことができる。

現在の方法では、アンテナラインを経て受信アンテナへ電力を供給しそしてアン テナからアンテナラインに沿って反射される電力を広帯域電力計によって測定す ることにより、測定が行われている。広帯域電力計のために、測定に用いられる 電力は、測定が干渉を感知することのないように、即ちアンテナによって受信さ れる信号か測定を妨げないように、高いものでなければならない。高い電力を使 用すると、受信器に相互変調歪か生じる。これらの問題は、測定信号と、受信す ることか意図された信号とを互いに分離する二重フィルタを用いることにより回 避できる。しかしながら、この二重フィルタは、受信部分の前に設置しなければ ならず、これは受信器の感度を弱くする。というのは、このフィルタかアンテナ 信号にロスを生じさせるからである。

又、受信帯域以外の測定周波数と、この周波数に適用される狭帯域電力測定とを 用いることにより上記の両問題を回避する更に別の解決策も知られている。

ヨーロッパ特許出願第０．２６１，８２８号は、マイクロ波レンジの分析器であ って、測定源から直接送られる信号と、分析されるべきマイクロ波ネットワーク から反射される信号とを測定するベクトルベースの相対電力測定用の分析器を開 示している。反射電力の測定において、測定信号発生器の出力電力から取り出さ れたサンプル信号は、分析されるべきマイクロ波ネットワークから反射された電 力から取り出されたサンプル信号の経路とは異なる経路に沿って検出器へ送り込 まれる。従って、この参考文献の相対的な測定は、測定信号発生器の出力レベル の変化に対して若干不惑であるが、互いに比較されるべき信号が異なる経路を用 いて検出器へ至るので、この測定は、信号経路に存在する部品の特性の理想的で ない部分又は変動を自動的に考慮することができない。この分析器は、最初にこ の分析器で既知のマイクロ波標準を測定しそしてこのようにして得た校正値をそ の後の測定に用いることにより、反射電力の測定に対して校正しなければならな い。これは、アンテナの状態を測定するために、アンテナの電源を、校正用のア ンテナではなくて、あるマイクロ波標準に接続しなければならないことを意味す る。

この問題は、フィンランド特許出願第９０４０８５号では、アンテナから反射さ れる信号に加えて、受信器に向かって直接送られた測定信号の強度も個別に測定 するというやり方で解消されている。この第２の測定により、測定信号の強度に 対する基準値が得られ、この値は、測定の瞬間において、測定信号の送信器の送 信電力と、信号路に存在する要素、例えば、増幅器や分岐素子の特性とを考慮す るものであり、この値に対し、アンテナから反射された測定信号成分の強度が比 較される。この種の相対的な測定により、測定回路及び測定信号路に存在する要 素かその個々の要素の特性間に及ぼす影響や、個々の要素の特性の一時的な変化 か測定の精度に及はす影響を排除することができる。又、設置中及び動作中の手 動のチェック及び校正を実質的に減少及び簡単化することができ、或いは完全に なくすこともできる。測定信号は狭帯域信号であるのが好ましく、その周波数は 、トラフィックに割り当てられた周波数帯域以外のものであり、そのため、測定 か実際の無線トラフィックを妨げることはないが、他方、実際に使用される周波 数で測定か行われず、このため、実際の定在波率ＳＷＲが得られない。

新たなデジタルＴＤＭＡ型の（ＴＤＭＡ＝時分割マルチプルアクセス）無線シス テムは、１つの周波数において多数の、典型的に８個の、タイムスロットを含む 時分割信号構成を有している。１つのＴＤＭＡシステムは、パン・ヨーロピアン 移動電話システムＧＳＭである。ＧＳＭ仕様１２．＋１．３゜１，０ＢＯ５「受 信アンテナ欠陥Ｊには、アンテナの状態を制御するための必要事項が記載されて いる。

アンテナがマストに配置されそしてマスト前置増幅器が設けられた状態では、ア ンテナの状態を通常の仕方で測定することがてきない。というのは、上記前置増 幅器は、測定信号の供給点とアンテナとの間でアンテナラインに配置されており 、測定信号がこの前置増幅器に逆方向に通らねばならないからである。逆方向に おける増幅器の減衰量は、通常、４０ｄＢである。測定の精度は、これも又マス トに配置された受信フィルタのように、数ｄＢの減衰でも影響を受ける。従って 、マストの前置増幅器とアンテナとの間で測定信号のためのスイッチング点をマ ストに設ける必要がある。

発明の要旨 本発明の目的は、ＴＤＭＡペースステーシコンにおいてマスト前置増幅器が設け られた受信アンテナの状態を実際に使用する周波数で測定することである。

この目的は、最初に述へた形式の構成体において、本発明により、方向性カプラ 一手段へと切り換えられるべき測定信号は、無線システムの無線トラフィックに 割り当てられた周波数帯域における第１周波数を有し、上記発生手段は、上記他 のベースステーション装置に関連して配置されていて、無線システムの無線トラ フィックに割り当てられた周波数帯域以外の第２周波数においてアンテナライン を経て上記スイッチ手段へ測定信号を送信する手段を備えており、そして上記ス イッチ手段は、上記増幅手段と他のベースステーション装置との間でアンテナラ インに接続された手段であって、上記第２周波数の上記測定信号を受信するため の手段と、上記測定信号か上記方向性カプラ一手段へ切り換わる前に上記測定信 号を上記第２周波数から第」周波数へ変換するためのミクサ手段とを備えたこと を特徴とする構成体によって達成される。

本発明において、測定信号は、他のベースステージ式ン装置に関連して発生され て、トラフィックに使用される周波数帯域以外のところでアンテナラインを経て 前置増幅器へ送られ、ここで、測定信号は、トラフィックに意図された上記周波 数帯域内の実際の測定周波数に変換される。

本発明の好ましい実施例において、無線システムはＴＤＭＡシステムであり、上 記測定は、無線テストループに割り当てられたタイムスロットにおいて実行され 、これにより、トラフィックに実際に使用される周波数を使用することができる 。本発明の１つの実施例においては、高周波測定信号が送信器において送信周波 数で発生され、そして受信周波数で無線テストループを経て受信器の側ヘルーブ され、これにより、個別の測定信号発生器の必要を回避する。本発明により、上 記信号はその元の形態でマストにおけるスイッチング点に対して得られ、実際の 受信帯域内のアンテナからの受信信号と干渉することはない。

図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照した解説のために実施例によって本発明の詳細な説明する 。

図１は、本発明によるベースステーションの受信装置のブロック図である。

図２は、図１のグランドユニット８のブロック図である。

図３は、図１のマストユニット１５のブロック図である。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明は、ＴＤＭＡ無線システムのベースステーションの全二重型トランシーバ に特に使用するのに適している。

図１において、ＴＤＭＡ）ランシーバは、少なくとも２対の、好ましくは４対の トランシーバ各々ＩＡ、ＩＯＡ及びＩＢ、ＩＯＢを備え、その各対は１つの全二 重接続を構成する。送信ユニットＩＡ及びＩＢの出力は、合成素子（コンバイナ ）２によって共通のアンテナライン３及び共通の送信アンテナ４にに接続される 。他のベースステーション装置から離れて、例えば、マストに配置された受信ア ンテナ６は、関連前置増幅ユニット１５（以下、マストユニットと称する）とア ンテナライン７とを経て分岐素子９に接続され、該素子は、受信信号を受信ユニ ットＩＯＡ及びＩＯＢに対して分割する。この点について、送信及び受信ユニッ トは、主として、トランシーバの無線部分を表している。各送信及び受信ユニッ トは、個々の送信又は受信周波数を有し、従って、全二重対を構成するＩＡ及び ＩＯＡのようなユニットの送信及び受信周波数は、互いに例えば４５ＭＨｚとい った二重間隔の距離にある。

受信器Ｒｘは、アンテナからＴＤＭＡ信号を受信し、その各周波数は、多数の典 型的に８個のタイムスロットを備えている。この信号は、更に、例えば８個の次 々のタイムスロットか１つのフレームを構成するようなフレーム構造を有してい る。更に、これらフレームはマルチフレーム（例えば、２６又は５２個のフレー ム）を形成することができ、そしてこれらマルチフレームはハイパーフレームを 形成することができる。１つのＴＤＭＡシステムは、パン・ヨーロピアン移動電 話システムＧＳＭである。タイムスロットは、主として、転送制御及びトラフィ ックチャンネルに使用される。

トランシーバは、しばしば無線テストループを使用し、ここでは、送信器部分に よって発生された高周波テスト信号か正しい仕方て同しトランシーバの受信器部 分へ送り返されて、受信及び分析される。トランシーバのこのような無線テスト ループは、例えば、参考としてここに取り上げるフィンラント特許第８５０８０ 号に開示されている。

しかしながら、例えば、０３Ｍシステムにおいては、フレーム、マルチフレーム 又はハイパーフレームの少なくとも１つのタイムスロットか、送信器から受信器 への無線テストループを確立するために割り当てられる。

無線テストユニット１１は、アンテナライン５と７との間に接続される。このた め、アンテナライン５は分岐素子３を備え、これは、送信ＲＦ倍信号一部分を職 線テストユニット１１の入力１２へ分岐させる。無線テストユニット１１は、送 信周波数信号を受信ＲＦ信号に変換する。無線テストユニット１１の出力１３は 、スイッチユニット８（以下、グランドユニットと称する）によってアンテナラ イン７に接続される。無線テストループは、通常は、受信アンテナ及び受信アン テナケーブル以外のベースステーションのＲＦ細部分テストするよう意図される 。

本発明の好ましい実施例において、受信アンテナ１の状態は、無線テストループ に割り当てられたタイムスロットにおいて測定される。図１の実施例では、無線 テストタイムスロットの間に送信器部分から受信器アンテナケーブルーブされる 無線テスト信号は、測定信号として使用され、無線システムの通常のトラフィッ クに使用される（周波数において）無線チャンネルを経て送信される。

図２は、図１のサブユニット８を詳細に示している。無線テストユニット１１か ら得た受信周波数ｆｒの測定信号は、ミクサ２０において局部発振器２２から得 た局部発振信号ＬＯにより受信帯域外の周波数ｆａへと混合される。例えば、信 号１３の周波数か８９０ないし９１５ＭＨｚでありそして信号ＬＯの周波数が１ ２０ＭＨｚである場合には、測定信号を、１２０ＭＨｚより高いか又は低い周波 数、例えば、７７０ないし７９５ＭＨｚの範囲に変換することができる。混合ダ ウン変換された測定信号が方向性カプラー２４によりアンテナ７に向かってアン テナケーブル７に切り換えられる。これに対応して、発振器２５及び２６は、周 波数ｆｉ及びｆ２の制御信号を発生する。これら制御信号はコイルＬ２によりア ンテナケーブル７に接続される。論理ユニット２３は、発振器２２．２５及び２ ６の動作を制御し、保守ユニット（ＯＭＵ）＋　４からのライン１４Ｂの制御信 号及びテストユニットＩＩからライン１３に得られるＤＣレベルに基づいてこれ ら発振器をオン及びオフに切り換える。発振器２がオンに切り換わると、発振器 ２６も動作し、周波数ｆ２が送信される。発振器２２がオフに切り換わると、周 波数ｆ２は送信されない。以下て詳細に述べるように、この構成体は、マストユ ニット１５の発振器３９及びグランドユニット８の発振器２２の両方がアンテナ の測定中にのみオンに切り換わるようにすることができる。従って、従来の無線 トラフィックにおいて発振器によって生じる干渉のおそれは防止される。グラン ドユニット８は、アンテナがＯＭＵＩ　４からライン１４Ｂを経て測定されると きの情報を得る。一方、信号１３のＤＣレベルは、測定信号のスイッチング方向 、即ち受信器に向かうかアンテナに向かうかを指示する。この方向情報は、周波 数ｆ＋に変換される。ｆｌか送信されるときは、スイッチング方向がアンテナに 向かう。ｆｌが欠落するときは、スイッチング方向が受信器へ向かう。

マストユニットＩ５を、マストのアンテナ前置増幅器と共に、図３を参照して詳 細に説明する。このユニット１５は、従来、受信フィルタ３０と、ホットスタン バイの原理で固定された増幅器ユニットとを備え、この増幅ユニットは、分岐素 子３１、並列な増幅器岐路３２．３３及び合成素子３４で構成される。実際の測 定装置は、グランドユニット８により送られた周波数ｆａの測定信号をアンテナ ケーブル７から取り出す方向性カプラー３５を備え、この周波数ｆａの周りの実 際の受信周波数のような他の周波数は、バンドパスフィルタ３６（帯域中が例え ば７７０ないし７９５ＭＨ２）によってフィルタ除去される。フィルタされた測 定信号は、増幅され、そしてミクサ３８において、発振器３９から得た局部発振 信号ＬＯにより受信周波数ｆｒに変換されて戻される。信号ＬＯは、グランドユ ニット８の信号ＬＯと同じ周波数を有する。受信帯域外の周波数は、パスバンド フィルタ４０により混合結果から排除され、そしてフィルタされた信号はスイッ チＳ１へ送られる。このスイッチ４１は、測定信号を選択的に且つ交互に方向性 カプラー４２及び４３へ切り換え、測定信号をマストユニット１５とアンテナ６ との間でアンテナケーブル７に接続する。方向性カプラー４２は、測定信号を前 置増幅器及び受信器に向けて供給し、そして方向性カプラー４３は、アンテナ６ に向けて供給する。このように、元の信号１３と同一の測定信号を、別の方向に 進む実際の受信信号と干渉させずに、受信フィルタ３０の前においてアンテナ６ とユニットＩ５との間でアンテナライン７に切り換えることができる。

スイッチ４１及び発振器３９は、制御ロジック４４により、アンテナラインから 受け取った制御信号ｆ１及びｆ２に基づいて制御される。これら制御信号は、グ ランドユニット８から延びるアンテナケーブル７からコイルしによって分離され 、そしてバスバンドフィルタ４５及び４６によってフィルタされる。フィルタさ れた制御信号は、制御ロジック４４において検出される。周波数ｆ１を検出する と、制御ロジック４４は、スイッチ４１を位置Ｉへと制御し、ここでは、測定信 号か方向性カプラー４３へ切り換えられる。周波数ｆｌが生じない場合には、制 御ロジック４４は、スイッチ４１を位置ＩＩへ制御し、ここでは、測定信号が方 向性カプラー４２へ切り換えられる。周波数ｆ２を検出すると、制御ロジック４ ４は、発振器３９をオンに切り換える。周波数ｆ２が生じないときには、制御ロ ジック４４は、発振器３９をオフに切り換える。この構成により、マストユニッ ト１５の発振器３９及びグランドユニット８の発振器２２は、アンテナの測定中 にのみオンに切り換えられる。従って、通常の無線トラフィックにおいて発振器 により生じるあり得べき干渉が防止される。グランドユニット８は、アンテナが ＯＭＵｌ　４からライン１４Ｂを経て測定されるときの情報を受け取る。

測定は、受信器Ｒｘの通常の動作中に無線システムの通常の受信周波数において 行われる。テスト動作は、ベースステーションの動作及び保守ユニット１４によ って制御され、該ユニットは、制御ライン１４Ａを経てテストユニット１１に指 令を発して、所定のテストタイムスロット内にテストループを形成させると共に 、測定信号をアンテナに向けて切り換えるか受信器に向けて切り換えるかを知ら せるようにさせる。本発明の好ましい実施例では、テストユニット１１は、その 出力１３のＤＣレベルによりグランドユニット８を制御する。又、ＯＭＵｌ４か ら制御ライン１４Ｄを経てサブユニット８へ直接的に方向制御を与えることもで きる。テストタイムスロットから外れたところでは、測定信号は、ユニットｌｌ 内の切断スイッチによって出力１３から切断される。

更に、ＯＭＵｌ４は、分岐素子９から信号を受け取りそして信号の強度を測定す る測定ユニットとしても働く。或いは又、受信器Ｒｘは、測定装置を含んでもよ く、その測定結果はライン１４Ｃを経てＯＭＵｌ　４により受信される。

測定手順は、次の通りである。測定されるべき量は、アンテナの定在波比ＳＷＲ である。

１）ＯＭＵｌ４は、テストユニット１１に通常の無線テストループコマンドを与 え、その結果、測定信号は、テストタイムスロットにおいて、グランドユニット ８ヘループされる。又、ＯＭＵｌ　４は、グランドユニット８にアンテナ測定ト ランザクションを知らせ、これにより、発振器２２が始動し、測定信号は周波数 ｆａに変換されて上部ユニット１５へ送られ、ここで、周波数ｆｒに再変換され そして方向情報に基づいて、例えば、方向性カプラー４２へ切り換えられ、即ち 受信器へ直接向けられる。ＯＭＵｌ４は、測定信号の強度を測定し、そして測定 結果から形成された受信信号の強度のＲ３５Ｉ値を基準値ＲＥＦＳＩＧＮとして 使用する。

２）しかしながら、ＯＭＵｌ　４は、テストユニット１１へ新たな無線テストル ープコマンドを与え、測定信号をアンテナ６へ向ける。スイッチ４１は測定信号 を方向性カプラー４３へ切り換える。ＯＭＵｌ　４は、アンテナ２６から反射さ れた信号成分の強度を測定し、その測定結果から形成されるＲ３５Ｉ値を測定値 ＡＮＴＳＩＧＮとして使用する。

３）ＯＭＵｌ４は、これら２つの値ＡＮＴＳＩＧＮ及びＲＥＦＳ　ｉＧＮからア ンテナのＳＷＲを計算する。

４）ＯＭＵｌ４は、この計算されたＳＷＲ値を記憶されたアラーム限界と比較す る。計算された値かアラーム限界よりも高い／低い場合には、アラームか与えら れる。ＯＭＵＩ　４のデータベースは、各々の使用周波数に対し、そして好まし くは、各々のアンテナセクタと、通常のアンテナ及びダイパーシティアンテナの 両方とに対し、ＳＷＲ又は５ＲＲＩの計算値を含んでいる。ベースステーション の設定中に或いはアンテナ又はアンテナケーブルを交換するときに、各周波数、 セクタ及びアンテナの測定値１．２及び３が与えられ、そしてその結果として得 られたＳＷＲ値が校正値としてＯＭＵのデータベースに記憶される。

添イ４図面及びそれに関連した説明は、本発明を解説するものに過ぎない。その 細部に関して、本発明による構成体は、添付の請求の範囲内で変更することがで きる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．システムのベースステーションにおいて受信アンテナの状態を測定する構成 体であって、 他のベースステーション装置から離れて、好ましくはマストに配置された受信ア ンテナ（６）と； アンテナ信号を増幅するために上記アンテナに関連して配置された増幅手段（３ ２，３３）と； 高周波測定信号を発生する手段（１１，２０−２４）と；上記増幅手段とアンテ ナとの間でアンテナに向かってアンテナライン（７）に測定信号を供給する第１ の方向性カプラー手段（４３）と；上記増幅手段とアンテナとの間で受信器（Ｒ ｘ）に向かってアンテナラインに測定信号を供給する第２の方向性カプラー手段 （４２）と；上記発生手段（１１）からの高周波測定信号を上記第１及び第２の 方向性カプラー手段に対して交互に切り換えるスイッチ手段（３６−４１，４４ −４６）と；上記アンテナに向かって送られアンテナから反射されて戻された測 定信号成分の強度と、上記受信器に向かって直接送られた測定信号の強度とを測 定する手段（１４）とを備えた構成体において、 上記方向性カプラー手段（４２，４３）へと切り換えられるべき測定信号は、無 線システムの無線トラフィックに割り当てられた周波数帯域における第１周波数 （ｆｒ）を有し、上記発生手段（１１，２０−２４）は、上記他のベースステー ション装置に関連して配置されていて、無線システムの無線トラフィックに割り 当てられた周波数帯域以外の第２周波数（ｆａ）において測定信号をアンテナラ イン（７）を経て上記スイッチ手段（３６−４１，４４−４６）へ送信する手段 （２０−２４）を備えており、そして上記スイッチ手段は、上記増幅手段（３２ ，３３）と他のベースステーション装置との間でアンテナラインに接続された手 段であって、上記第２周波数の上記測定信号を受信するための手段（３５，３６ ）と、上記測定信号が上記方向性カブラー手段へ切り換わる前に上記測定信号を 上記第２周波数から第１周波数へ変換するためのミクサ手段（３８）とを備えた ことを特徴とする構成体。 ２．上記無線システムはＴＤＭＡシステムであり、上記第１周波数の測定信号の 送信は、無線テストループを確立するよう意図されたベースステーションのＴＤ ＭＡタイムスロットにおいてのみ許される請求項１に記載の構成体。 ３．上記発生手段は、第１周波数においてベースステーションの送信器（Ｔｘ） からの測定信号をループするための無線テストループ（１１）を備えた請求項１ 又は２に記載の構成体。 ４．上記発生手段は、上記第１周波数の測定信号を発生するための測定信号発生 器を備えている請求項１又は２に記載の構成体。 ５．上記発生手段は、上記測定信号がアンテナラインを経てスイッチ手段に送ら れる前に上記測定信号を第１周波数から第２周波数へ変換するミクサ手段（２０ ）を備えている請求項３又は４に記載の構成体。 ６．上記発生手段は、アンテナラインを経てスイッチ手段へ切り換え状態情報を 送信する手段（２３，２５）を備え、そして上記スイッチ手段は、上記切り換え 状態情報に応答して、測定信号を上記第１及び第２の方向性カプラー手段へ選択 的に切り換える請求項の前記各項いずれかに記載の構成体。 ７．切り換え情報を送信する上記手段は、測定信号を第１の方向性カプラー手段 へ切り換えねばならないときに第３周波数（ｆｌ）の制御信号を発生する発生器 手段（２５）を備えている請求項６に記載の構成体。 ８．上記スイッチ手段は、切り換えスイッチ手段（４１）と、制御信号を検出す るための検出手段（４４，４５）と、この検出手段に応答して上記切り換えスイ ッチ手段を位置（Ｉ）及び位置（ＩＩ）へ入れるための制御手段（４４）とを備 えており、位置（Ｉ）においては、上記検出手段が第３周波数の制御信号を検出 したときに測定信号が第１の方向性カプラー手段（４２）へ切り換わり、そして 位置（ＩＩ）においては、検出手段が第３周波数の制御信号を検出しないときに 測定信号が第２の方向性カプラー手段（４３）へ切り換わる請求項７に記載の構 成体。 ９．上記発生手段は、アンテナラインを経てスイッチ手段に動作状態信号を送信 するための手段（２３，２６）を備え、そして上記スイッチ手段は、上記動作状 態情報に応答して、上記ミクサ手段（３８）の局部発振器（３９）をオン及びオ フに切り換える請求項の前記各項いずれかに記載の構成体。