JPH07504511A - 受信アンテナの状態を測定する方法及び構成体 - 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方法及び構成体発明の分野 本発明は、ＴＤＭＡ無線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 状態を測定する方法であって、ａ）アンテナに向がってアンテナラインを経て高 周波測定信号を送信し、ｂ）所定の測定路に沿って反射されて戻され及び通過さ れる測定信号成分の強度を測定し、Ｃ）測定信号を受信器に向けて上記測定路へ 直接送信し、モしてｄ）上記測定路に沿って直接送信された測定信号の強度を測 定するという段階を備えた方法に関する。

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。アンテナの状態は、例えば、アンテナの定在波率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他部分と電気的にマツチングさせる ことにより、制御することができる。

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 れる信号が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が生じる。これらの問題は、測定信号と、受信す ることが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、このフィルタがアンテナ 信号にロスを生しさせるからである。

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ツトワ−り 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感であるが、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 素が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 が測定の精度に及ぼ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 が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 数で測定が行われず、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。０３Ｍ仕様１２．１１．３．　１．　ＯＢＯ５ 「受信アンテナ欠陥」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 本発明の目的は、例えば、ＴＤＭＡペースステーションにおいて実際に使用され る周波数でアンテナの状態の制御を実施することである。

この目的は、最初に述べた形式の方法において、本発明により、無線テストルー プを確立するために意図されたベースステーションのＴＤＭＡタイムスロットに お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で上記の測定信 号を送ることを特徴とする方法によって達成される。

本発明の別の特徴は、ＴＤＭＡ無線システムのベースステーションで受信アンテ ナの状態を測定する構成体において、高周波測定信号を発生する手段と；アンテ ナに向けてアンテナラインに測定信号を付与するための第１の方向性カプラ一手 段と：受信器に向けてアンテナラインに測定信号を付与するだめの第２の方向性 カプラ一手段と、高周波測定信号を測定信号発生手段から上記第１及び第２の方 向性カプラ一手段へ交互に切り換える手段と：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、受信器へ向かって直接 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関する。この構成 体は、本発明により、無線テストループを確立するために意図されたベースステ ーションのＴＤＭＡタイムスロットにおいて無線システムの無線トラフィックに 割り当てられた無線チャンネルで測定を行うことのできる手段を備えたことを特 徴とする。

本発明において、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 おいて行われ、これは、トラフィックに実際に使用される周波数を使用できるよ うにする。本発明の好ましい実施例において、高周波測定信号は送信器において 送信周波数で発生され、そして無線テストループを受信周波数で受信アンテナラ インへとループされ、これにより、個別の測定信号発生器が回避される。

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、本発明によるベースステーションのトランシーバ装置のブロック図であ 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 に使用するのに適している。

図１は、ベースステーションの受信装置であって、本発明を説明しそして理解す るのに重要な部分のみを示している。受信アンテナｌは、アンテナケーブル２に よってパスバンドフィルタ７及び分割増幅器５を経て分岐素子６に接続され、こ れは、アンテナ方向から到来する信号を２つ又は多数の岐路に分割する。この分 岐素子６は、特に、多数の周波数チャンネルより成る無線システムに使用される もので、各周波数チャンネルは、分岐素子の後にそれ自身の受信器を有している 。フィルタ７は、方向性カプラー４と増幅器５との間に配置されてもよい。

測定信号源ＩＯ１例えば、信号発生器は、アンテナの状態を測定するのに使用さ れるべき高周波測定信号を発生し、この信号の周波数は、好ましくは８００ない し１００１００Ｏのレンジ内の受信器の通常の受信周波数の１つに対応する。

信号発生器ｌＯの出力には、送信されるべき測定信号の強度を調整するための調 整可能な減衰器又は増幅器９を投入することができる。測定信号は減衰器９から 切り換えスイッチＳｌに送られ、これは、第１装置Ｉにおいては測定信号を方向 性カプラ一手段３へ切り換え、第２位置ＩＩにおいては方向性カプラー４へ切り 換え、そして第３位置ＩＩＩにおいては方向性カプラー３．４からの測定信号を 切断する。方向性カプラ一手段３及び４は、方向性カプラ一手段３が送信される べき測定信号をアンテナラインに沿ってアンテナに向けて指向しそして方向性カ プラ一手段４が送信されるべき測定信号をアンテナラインに沿って受信器に向け て指向するように、アンテナライン２に切り換えられる。

分岐素子６の１つの出力は、分岐素子から到来する測定信号の強度を測定する測 定ユニット８に接続される。この測定ユニットは、例えば、電力計であり、これ には、制御及び計算動作に必要な論理回路が接続される。測定には、受信器にお そらく既に含まれている測定装置を使用してもよい。

更に、ここに示す実施例の測定ユニット８は、制御ライン１１を経て切り換えス イッチＳｔを制御する。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。受信器Ｒｘは、アンテナからＴＤＭＡ信号を 受信し、その各々の周波数は、多数の、典型的に８個のタイムスロットを含んで 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で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（ＰＩえば、２６又は５２のフレーム）を形成することができ、そしてマ 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。しかしながら、６ ３Ｍシステムでは、例えば、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が、送信器から受信器への無線テストループの 形勢に割り当てられる。無線テストループは、通常は、受信アンテナ及び受信ア ンテナケーブルを除くベースステーションのＲＦ部分をテストするように意図さ れている。

本発明においては、無線テストループに割り当てられたこのタイムスロットにお いて受信アンテナ１の状態が測定される。このタイムスロット以外では、測定ユ ニット８は、測定信号をアンテナライン２から切断するところの位置ＴＩＥに対 する切断を制御する。或いは又、制御ライン１２を経て、測定ユニット８は、信 号源ｌＯが上記テストタイムスロットを外れたところで測定信号を発生しないよ う防止しそしてテストタイムスロット内でこれを行い得るようにする。制御ユニ ット８は、例えば、全受信装置の同期及び制御ユニットからの信号５ＹＮＣＤＡ ＴＡにおいてタイムスロット情報を受け取る。

テストタイムスロットにおいてアンテナｌの状態を測定するときは、スイッチＳ ｌは、信号発生器１０からの測定信号を方向性カプラ一手段４へ切り換え、該手 段は測定信号を受信器へと指向し、これにより、信号は増幅器５及び分岐素子６ を経て測定ユニット８へと通過し、該ユニットは、信号の強度又は電力を測定し 、その測定された値を後で使用するための基準値として記憶する。次いで、スイ ッチＳｌは、その位置を変えて、測定信号を方向性カプラ一手段３へと切り換え 、該手段は測定信号をアンテナライン２に沿ってアンテナｌへ指向する。アンテ ナ１からアンテナライン２へ反射された測定信号成分は、各々の方向性カプラ一 手段３及び４、増幅器５及び分岐素子６を経て測定ユニット８へ通過し、該ユニ ットは反射された信号の強度値を再測定する。その後、測定ユニット８は、基準 値及び反射信号の強度によってＳＷＲ又は５ＲＲＩ値を計算し、これはプリセッ トされたアラーム限界と比較され、これを越えたときに、測定ユニットは適当な 形態のアラームを与える。

前記したように、トランシーバはしばしば無線テストループを使用し、送信部分 により発生された高周波テスト信号が正しい状態で同じトランシーバの受信部へ 受信及び分析のために送り返される。トランシーバのこのような無線テストルー プは、例えば、参照として取り上げるフィンランド特許第８５０８０号に開示さ れている。

図２に示す本発明の好ましい実施例では、無線テストタイムスロット中に送信部 分から受信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られる。

図２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２１Ａ、２１０Ａ及び２１Ｂ、２１０Ｂより成り、その各対は １つの全二重接続を構成する。送信ユニット２１Ａ及び２１Ｂの出力は、合成素 子（コンバイナ）２２によって共通のアンテナライン２３及び共通の送信アンテ ナ２４にに接続される。受信アンテナ２６は、アンテナライン２７を経て分岐素 子２９に接続され、該素子は、受信信号を受信ユニット２１０Ａ及び２１０Ｂ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、専用の送信又は受 信周波数を有し、従って、全二重対を構成する２１Ａ及び２１０Ａ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。

無線テストユニット１１２はアンテナライン２５と２７との間に接続される。

このため、アンテナライン２５は分岐素子２３を備え、これは、送信ＲＦ倍信号 一部分を無線テストユニット１１２の入力１２２へ分岐させる。無線テストユニ ット１１２は、送信周波数信号を受信ＲＦ信号に変換する。無線テストユニツト １１２の出力１３２は、スイッチユニット２８によってアンテナライン２７に接 続さ瓢このスイッチユニットは、ＲＦスイッチＳ２と、方向性カプラー２８Ａ及 び２８Ｂとを備えている。

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２０によって制御さ れ、該ユニットは、制御ライン２０Ａを経てテストユニット１１２に、所定のテ ストタイムスロットにテストループを形成するよう指令すると共に、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。本発明 の好ましい実施例では、テストユニット１１２は、その出力１３２のＤＣレベル においてスイッチＳ２を制御する。ユニット２８は、ＤＣレベルの検出器を含み 、検出されたＤＣレベルに基づいて出力１３２を方向性カプラー２８Ａ又は２８ Ｂのいずれかへ切り換える。方向性カプラー２８Ａは、アンテナの反射測定のた めに測定信号をアンテナ２６に向けて指向する。方向性カプラー２８Ｂは、従来 のテストループ、又はアンテナ測定の基準測定のために、信号を受信器へ指向す る。この解決策は、付加的なケーブルをほとんど必要とせず且つ従来のテストル ープをほとんど変更しない。又、スイッチＳ２は、破線２０Ｂで示されたように ＯＭＵ２０から直接制御することもできる。テストタイムスロツトから外れたと ころでは、測定信号は、ユニット１１２内の切断手段によって出力１３２から切 断される。

又、ＯＭＵ２０は、分岐素子２９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２０Ｃを経てＯＭｔＪ２０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）ＯＭＵ２０は、テストユニット＋１２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、テストタイムスロツトにおいて、スイ・フチＳ２ ヘループされ、該スイッチは、これが検出したＤＣレベルに基づいて測定信号を 方向性カプラー２８Ｂへ切り換え、該カプラーは測定信号を受信器へ向けて直接 送信する。ＯＭＵ２０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Ｒ８５Ｉ（＊を基準値ＲＥＦＳＩＧＮとして使用する。

２）しかしながら、ＯＭＵ２０は、テストユニット１１２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に向けて指向する。テストループＨ １２は、その出力のＤＣレベルを変化させ、その結果、スイッチＳ２は測定信号 を方向性カプラー２８Ａへ切り換える。ＯＭＵ２０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受信信号の強度のＲ ８５Ｔ値を測定値ＡＮＴＳＩＧＮとして使用する。

３）ＯＭＵ２０は、これら２つの値ＡＮＴＳＩＧＮ及びＲＥＦＳＩＧＮからアン テナのＳＷＲを計算する。

４）ＯＭＵ２０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。計算された値がアラーム限界よりも高い／低い場合には、アラームが与えら れる。ＯＭＵ２０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、使用されるべき各周波数 、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。

添付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、本発明による方法及び構成体は、添付の請求の範囲内で変更するこ とができる。

ｘ　ＡＮＴ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．ＴＤＭＡ無線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 測定する方法であって、 ａ）アンテナに向かってアンテナラインを経て高周波測定信号を送信し、ｂ）所 定の測定路に沿って反射されて戻され及び通過される測定信号成分の強度を測定 し、 ｃ）測定信号を受信器に向けて上記測定路へ直接送信し、そしてｄ）上記測定路 に沿って直接送信された測定信号の強度を測定するという段階を備えた方法にお いて、 上記測定信号は、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ＴＤＭＡタイムスロットにおいて無線システムの無線トラフィックに割り当 てられた周波数で送信されることを特徴とする方法。
2. ２．上記高周波測定信号は、個別のＴＤＭＡタイムスロットにおいてアンテナ及 び受信器に向けて送られる請求項１に記載の方法。
3. ３．上記高周波測定信号は、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アンテナラインへループされる請求項１又 は２に記載の方法。
4. ４．上記測定された信号強度に基づいて定在波比又は反射減衰量を決定すること を含む請求項１、２又は３に記載の方法。
5. ５．ＴＤＭＡ無線システムのベースステーションで受信アンテナの状態を測定す る構成体であって、 高周波測定信号を発生する手段（１０，１１２）と；アンテナに向けてアンテナ ラインに測定信号を付与するための第１の方向性カプラー手段（４，２８Ａ）と ； 受信器に向けてアンテナラインに測定信号を付与するための第２の方向性カプラ ー手段（３，２８Ｂ）と； 高周波測定信号を測定信号発生手段から上記第１及び第２の方向性カプラー手段 へ交互に切り換える手段（Ｓ１，Ｓ２）と；アンテナに向け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、受信器へ向けて直接送られ た測定信号の強度とを測定する手段（８，２０）とを備えた構成体において、 無線テストループを確立するように意図されたベースステーションのＴＤＭＡタ イムスロットにお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無線チ ャンネルで測定を行うことのできる手段（８，２０）を備えたことを特徴とする 構成体。
6. ６．高周波測定信号を発生する上記手段は、測定信号をベースステーションの送 信器から上記切り換え手段（Ｓ１，Ｓ２）へループする無線テストループ（１１ ２）を備えている請求項５に記載の構成体。
7. ７．高周波測定信号を発生する上記手段は、測定信号発生器（１０）を備えてい る請求項５に記載の構成体。