专利名称：建立用于监视无线电站工作的测试环路的装置和方法
技术领域：
本发明涉及无线电收发信机的监视，尤其涉及在移动通信系统的基站。
图1和2显示用于测试装置与基站连接的现有技术解决方法。基站1，它与一个基站控制器2连接，至少包括以下诸功能块工作与维持3，一个帧单元4，一个收发信机单元5，一个组合器6，以及一个接收多路耦合器7。
从本发明的观点看，其基本的部分是测试装置8，它被用来测量基站的状态。在图1中，测试装置8通过电缆连接至组合器6以及接收多路耦合器7。图2显示一个方案，在其中提供给测试装置8一个专用天线，因此它并不通过电缆连接发射和接收支路，而是测量空中连接。
分离的测试装置的缺点是包含大量连线，它损害可靠性和测量精度，并增加系统成本。另外，现有技术途径并不是通用的，即测试信号要么如图1直接被连接，要么如图2通过诸天线传递。然而，用各种已知途径不可能可变地一并选择用于测量的直接连接信号和通过诸天线发送的信号。
在与TDMA移动通信系统比如GSM和DCS1800系统的连接中，分离的测试装置模拟信号从基站至移动站的传递和回传。为此，安装一个延迟环路于其内，它将对上述信号的通道延迟3个TDMA时隙。因为这一延迟环路，例如，现有技术的测试装置昂贵且复杂。
本发明涉及测试装置及其在基站的安装，以及所使用的方法，通过该方法现有技术的问题得到解决并提供出一种廉价的、甚至是通用且可靠的途径用于监视收发信机单元和天线的工作。
采用如下途径达到本发明的目的，即将测试装置综合于收发信机中，因此，它既可接入收发信机内的内部信号也可接入通过天线到达的外部信号。
本发明将通过以下附图给予更详细的说明。其中图1显示一个现有技术方案，其中诸测试信号直接连接于测试装置，图2显示一个现有技术方案，其中诸测试信号通过诸天线连接于测试装置，图3显示根据本发明的测试装置与一个收发信机单元的连接，图4是本发明测试装置的一个详细方框图，以及图5和图6是图4在存在两个以上接收支路的情形下的扩展部分。
根据本发明的测试装置的方案示于图3。本发明将在装备有上行链路和下行链路分集特性的移动通信系统基站的背景下予以解释，但是十分明显的是，本发明亦可应用于其它类型的收发信机单元。图3所示的基站的收发信机功能是双重的。系统的冗余使得上行链路和下行链路的分集得以实现。在一些基站可能试图通过在基站中安装两个以上的接收支路改善上述分集特性。首先，为明晰起见，假定存在两个发射支路和两个接收支路。两个以上接收支路所需的改动将在下文结合图5和6予以解释。
在下行链路方向，信号传播路径包含一个发射机TX(未示出)，一个隔离器10，一个定向耦合器22，双工滤波器40的一个发送分路TXF，以及一付天线50。分集发射机相应的诸部分由撇号表明。
在上行链路方向，信号传播路径包含一付天线50，双工滤波器40的一个传输分路RXF及一个接收机RX(未示出)。分集接收机相应的诸部分亦由撇号表明。天线50和50’被用作发射和接收天线。
在此例中，所述隔离器(定向衰减器)10以如下方式适配发射机输出端口，即发射机的信号TX通过隔离器10向天线50方向传递，但返回信号被接至隔离器10与地之间的电阻。这一适配亦可采用其它不同于隔离器的装置实现。
定向耦合器22对传播和反射的射频信号进行抽样。样值在一个加法器32中被组合并被接至测试装置60的一个选择器开关62。
测试装置60的一个详细方框图被图示于图4中。测试装置60至少包含输入端(61，61’)，第一可控选择器开关62，一个分配器装置68，输出端(69，69’)，一个本机振荡器64，以及一个混合单元66。本机振荡器的频率等于系统的双工频率，即发射与接收频率之差，例如对于GSM为45MHz。对选择器开关62的控制由基站依据下面表1提供。
在GSM系统中，对本机振荡器64的控制由一个起动信号简单地提供，它使得本机振荡器64的频率为上述的45MHz。当本发明被应用于双工频率可变的系统时，上述对本机振荡器的控制亦必须相应地改变。
在本发明的一个最佳实施例中，分配器68为一个对称功率分配器，即Wilkinson分配器。在这种情况下，第一选择器开关的选择同时影响两输出端69和69’。一个第二可控选择器开关也可被用作分配器装置68。在此情形下，测试信号一次仅影响一个输出端69或69’。
采用本发明之方案，得到依据表1的诸测试环路。
表1测试发送接收开关位置 测试环路1TX RX’ 61 内部2TX’ RX 61’内部3TX RX’ 61’通过天线4TX’ RX61 通过天线5TX RX61 内部6TX’ RX’ 61’内部对应于表1中测试1-6的诸信号路径依照下面的表2，其中采用图3中的参考数码和字符。
表2测试1TX-10-22-32-61-69’-RX’测试3TX-10-40-50-50’-TXF’-22’-32’-61’-69’-RX’测试5TX-10-22-32-61-69-RX偶数2，4，6次测试对应于奇数1，3，5次测试，带有撇号的参考数码和字符被不带撇号的参考数码和字符代替；反过来，不带撇号的参考数码和字符被带有撇号的参考数码和字符代替。
图5和6显示合并两个以上接收机的解决方法。图5和6仅显示相对于图4的变化。在图5的电路中有3个接收机，其中RX为现行的接收机，RX’和RX”为分集接收机。功率分配器68的输出被分配器68a和68b进一步分离。分配器68a的输出被加到接收机RX和RX’上。分配器68b的第一个输出被加到接收机RX”上，它的第二个输出端接于一个电阻，其阻抗值等于诸接收机RX…的输入阻抗。分配器68b可能显得多余，但是这允许所有接收机RX…的输入信号通过相等数目的分配器级阶并因而以相同的系数衰减。
在图6所示的电路中，分配器装置68为一个第二可控开关。在此电路中，通过测试环路接收的信号一次只影响一个接收机，因而避免了由分配器产生的任何可能不相似的信号衰减。自然地其缺点在于必须为输出开关68提供一个控制信号。与表1一致的控制信号以及与表2一致的路径亦可应用于图6电路中。在此情形下，代替分集接收机RX’，必须使用分集接收机，其各种情形下的状态是你意欲监视的，即RX’，RX”等。自然地，输出开关68必须被切向与测试中所使用的特定接收机相对应的位置上。
因为依据本发明之方案允许选择几种不同的测试环路，它可用于测试一个无线电站的所有发射机、接收机以及天线。例如，如果测试信号从一个单元之内的发射机传至接收机而不通过天线，可定位故障出现于天线或其连线。
这里所公开的发明同样地很适合于在基站工作时所实施的在线测试，以及交付使用测试。
根据本发明的解决方法较为简单，例如因为它不包含依照TDMA系统的3个时隙之延迟部件。当该测试装置使用时，这的确引入轻微的缺点，系统传输容量加载比现有技术方案略有增加，这是因为2个时隙必须被指定给本发明的测试装置。然而，这一缺点只是视在的，因为测试装置并不是时时刻刻使用，而主要在基站交付使用时、实用中的预先选择时间段内、以及出现问题情形下使用。
本发明测试装置的一个进一步优点在于它同样十分适合于在拥有“智能”天线之基站所实施的测试。“智能”天线的方向图可通过电气途径变化，例如，以下述方式，即在测试过程中天线波束被调节为轻微地彼此相对。因为本发明之测试装置既可测试一个基站的诸内部路径，又可测试经过天线的诸路径，天线特性的变化可以被十分容易地测量。
以上是在一个拥有下行链路和上行链路之分集特性的移动通信系统基站中本发明的一个实施例的说明。明显的是，本发明可应用于任何具有两个以上天线的无线电基站。如果仅提供一个发射机和一个接收机，本发明仍可应用于单元内部的测试环路监视。
权利要求
1.一种用于建立一个适用于监视一个无线电基站诸发射机、诸接收机和诸天线状态的测试环路的方法，所述无线电基站包含至少两付天线(50，50’)和拥有至少两个输入端的环路设备(60)，其特征在于包括如下步骤用至少一个发射机(TX，TX’)产生一个发射信号；在将该发射信号加于第一天线(50)之前，提供该发射信号至环路设备(60)的第一输入端(61)；通过第二天线(50’)将所接收的该发射信号提供给环路设备(60)的第二输入端(61’)；用一个可控选择器开关(62)为选择器开关(62)的输出端选择一个对应于预想的输入端(61，61’)的信号；将该选择器开关输出信号的频率转换成为接收频率；以及将被转换为接收频率的信号提供给至少一个接收机。
2.权利要求1所要求的方法，其中所述无线电站包括至少两个发射机和至少两个接收机，其特征在于一个受第一天线(50)所发射之信号和该天线所接收之信号一并影响的信号被提供至环路设备的第一输入端(61)，以及一个受第二天线(50’)所发射之信号和该天线所接收之信号一并影响的信号被提供至环路设备的第二输入端(61’)。
3.权利要求1所要求的方法，其中所述无线电站为一个采用TDMA时分方式的移动通信系统的一个基站，其特征在于进一步包括以下步骤为所述发射机分配第一时隙，以及为接收机分配一个与发射时隙同时的第二时隙。
4.用于建立一个适用于监视一个无线电基站诸发射机、诸接收机和诸天线条件的测试环路的环路设备(60)，所述无线电基站包含至少两付天线(50，50’)，其特征在于设备(60)包括一个第一和第二输入端(61，61’)和一个第一和第二输出端(69，69’)；一个响应于外部控制的第一选择器开关(62)，用于选择地切换第一输入端(61)或第二输入端(61’)的信号至该选择器开关(62)的输出端；一个分配器装置(68)，用于将第一选择器开关(62)的输出可操作地连接至至少一个输出端(69，69’)；并且环路设备(60)进一步如此适配，以使得第一输入端(61)和第二输入端(61’)被分别可操作地连接至第一发射机(TX)及第二发射机(TX’)的输出；而且第一输出端(69)和第二输出端(69’)被分别可操作地连接至第一接收机(RX)和第二接收机(RX’)的输入端。
5.权利要求4所要求的设备，其特征在于分配器(68)为一个功率分配器，第一选择器开关(62)的输出影响所有输出端(69，69’)。
6.权利要求4所要求的设备，其特征在于分配器(68)为一个响应于外部控制的第二选择器开关，第一选择器开关(62)的输出每次仅影响一个输出端(69，69’)。
7.权利要求4所要求的设备，其特征在于环路设备(60)的输入端(61，61’)连接至加法器装置(32，32’)，天线(50，50’)所发射的信号和由上述天线所接收的信号均影响输入端(61，61’)。
8.权利要求4至7中任何一项所要求的设备，其特征在于环路设备(60)进一步包括一个混合器单元(66)，可操作地连接至第一选择器开关(62)的输出，以及一个连接于该混合单元的本机振荡器(64)，用于将信号从发射频率转换成为接收频率。
9.权利要求4至8中任何一项所要求的设备，其特征在于上述第一发射机(TX)和第一接收机(RX)构成基站的现行收发信机单元，以及上述第二发射机(TX’，TX”…)和第二接收机(RX’，RX”…)构成基站的诸分集收发信机单元。
全文摘要
本发明提供具有优势的且可靠的环路设备(60)，用于建立一个适用于监视一个包含至少两付天线的无线电基站之状态的测试环路。所述环路设备(60)包括输入端(61，61’)，输出端(69，69’)，以及一个可控选择器开关(62)，通过它一输入端(61’)的信号被选为至少一个输出端(69，69’)。所述环路设备被如此适配，以使其输入端(61，61’)连接于一个发射机输出(TX，TX’)，且输出端(69，69’)连接于一个接收机输入(RX，RX’)。借助于所述环路设备，可建立各种用于监视一个无线电站中诸发射机、诸接收机以及诸天线之状态的测试环路。
文档编号H04B7/26GK1157085SQ96190649
公开日1997年8月13日 申请日期1996年6月11日 优先权日1995年6月16日
发明者塞普坡·诺西埃恩, 伊莫·普达斯 申请人:诺基亚电信公司