專利名稱：監(jiān)測基站天線狀態(tài)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測蜂窩無線系統(tǒng)中基站天線狀態(tài)的一種方法和裝置。這種系統(tǒng)提供話音和數(shù)據(jù)的通信服務(wù)。諸如TACS、AMPS、D-AMPS、NMT和GMS的一些標準已經(jīng)建立。
測定一個無線基站功能性的一種方法是進行手工檢查。服務(wù)人員直觀地檢查該基站并進行現(xiàn)場測試。然而，蜂窩系統(tǒng)一般需要大量的基站以實現(xiàn)充分的覆蓋，所以手工檢查非常麻煩和昂貴。
測定一個基站完整性的一種更可行的方法是讓該基站進行各種自我測試，并將任何不正確的行為向該基站所屬的移動網(wǎng)絡(luò)報告。這可以定期進行或在通信量小的時候進行。進行這種自我測試的方法可以容易地集成到大多數(shù)的電路和軟件中，因而目前被廣泛應(yīng)用。
然而，對于基站的天線來說，必須考慮特別的解決方法以實現(xiàn)自我測試的功能性。然而監(jiān)測天線的狀態(tài)是很重要的，因為天線一般都從基站結(jié)構(gòu)中伸展出去并且因而更暴露于環(huán)境中。
監(jiān)測一個天線的狀態(tài)的一種方法是進行電壓駐波比(VSWR)測量。這個方法包括向一個天線輸入一個無線頻率信號。測量并比較入射的功率和反射的功率。如果入射功率比反射功率大很多，那么該天線可能功能正常。
這種方法適用于發(fā)射機的天線和大多數(shù)同時用于發(fā)射和接收的雙工天線。在這些情況下，發(fā)射機發(fā)射一個測試信號，入射功率和反射功率被測量。可以用定向耦合器和功率表進行這些測量。
但是，對于接收機天線來說，這個任務(wù)更為復雜。由于沒有發(fā)射機電路，所以必須引入一個能發(fā)射至少1mW左右信號的高頻發(fā)射機。這不僅增加成本，還增加復雜性，尤其是在使用多個接收機天線以提供天線分集的時候。另外，如果所述的接收機帶有用于擴大接收范圍的安裝在塔上的放大器(TMA)，一個更復雜的因素必須考慮。TMA的反向衰減非常大，因而VSWR測量變得非常困難。
有人仍然作出了一些努力，開發(fā)用于監(jiān)測使用了安裝在塔上的放大器的基站系統(tǒng)中的接收機天線的裝置。這些系統(tǒng)仍進行VSWR測量。一種這樣的裝置在US，A，5507010中公開。一個頻率在接收機的頻帶范圍之外的信號從基站中的一個測試單元發(fā)射，發(fā)送給所述的接收機天線。在安裝塔上放大器的位置該信號由一個濾波器拾取。該信號的頻率然后被轉(zhuǎn)換到所述接收機的頻帶內(nèi)，該信號被直接耦合到所述的接收機天線。這樣的一種裝置允許從基站進行VSWR測量，其代價是在系統(tǒng)中引入額外的濾波器和頻率轉(zhuǎn)換裝置。另一個可能性是將一個獨立的VSWR測量單元放置在安裝在塔上的放大器之上，這也需要使用大量的額外組件，包括一個大功率的發(fā)射電路。
這種VSWR方法的另一個缺點是系統(tǒng)的接收機和發(fā)射機的天線必須分別測試，一次測試一種。
然而，有在本領(lǐng)域中說明的用于同時測試一個移動無線系統(tǒng)中兩種天線的方法。一種這樣的方法和一種相應(yīng)的裝置在WO97/00586中被說明。一個測試信號從一個發(fā)射機單元發(fā)射并通過一個第一雙工濾波器的發(fā)射分支耦合到一個第一天線。所述信號被一個第二天線拾取，并通過一個第二雙工濾波器的發(fā)射分支、耦合裝置和頻率轉(zhuǎn)換裝置耦合到系統(tǒng)的一個接收機部分。然而，這種系統(tǒng)僅在測試雙工天線時功能正常，并且需要額外的頻率轉(zhuǎn)換裝置。
要注意的是雙工天線上的VSWR測量也可能是困難的。特別是用于所謂的雙雙工的、安裝在塔上的放大器時更是這樣。在這種情況下，多達三個諧振濾波器被連接在發(fā)射機單元和天線之間。每個濾波器的反向衰減可能是20dB左右。當三個濾波器串聯(lián)連接時，總衰減使得測量困難。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于測試具有多個接收機天線的無線基站中的接收機天線的簡單而有效的裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于測試帶有安裝在塔上的放大器的接收機天線的簡單而廉價的裝置。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種允許同時測試至少一個接收機天線和至少一個發(fā)射機天線的裝置。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種易于監(jiān)測帶有雙雙工的、安裝在塔上的放大器的雙工天線的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，這些目的在一個無線基站中實現(xiàn)，在該基站中，一個接收機單元被連接到第一天線，一個發(fā)射機單元被連接到第二天線。所述接收機在第一頻帶內(nèi)接收信號，所述的發(fā)射機在第二頻帶內(nèi)發(fā)射信號。一個頻率在接收機頻帶內(nèi)的無線頻率測試信號被耦合到發(fā)射機的天線，從而也被耦合到接收機單元的天線。一個連接到接收機單元的評價單元對接收的信號進行評價，用以確定所述接收機天線的完整性。因為接收到的信號的頻率在所述接收機的頻帶內(nèi)，所以它可以被精確評價，即使原來發(fā)射的信號的功率大大小于，例如，用于VSWR測量的信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，測試信號發(fā)射機在一個不被接收機經(jīng)常性地使用的備用信道中發(fā)射一個信號。結(jié)果是所述的測試程序可以經(jīng)常性地執(zhí)行而不干擾正在進行的通信業(yè)務(wù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，連接到發(fā)射機的天線是一種也用于接收信號的雙工天線。這種天線連接到一個雙工濾波器，上面所述的測試信號在所述雙工濾波器與天線之間的一點被耦合到所述天線。這使得當耦合到發(fā)射機的天線是一種雙工天線時允許在接收機天線上進行測試。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，一種用于將測試信號耦合到發(fā)射機天線的耦合裝置也可以用來在發(fā)射機天線上進行電壓駐波比的測量。這種裝置允許本發(fā)明在進行這種VSWR測量的裝置上以低成本實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，測試信號發(fā)射機也可以用于實現(xiàn)對基站的接收分支的多路耦合器和接收機的分別測試。這種裝置允許本發(fā)明在進行這種測量的裝置上以低成本實現(xiàn)。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的一種裝置的特征表述為如權(quán)利要求1的特征部分所述。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的一種方法的特征表述為如權(quán)利要求11或15的特征部分所述。
圖2說明一種根據(jù)本發(fā)明的一個無線基站中的裝置。
圖3說明一種根據(jù)本發(fā)明的一個無線基站中的裝置，該基站包含一個雙工天線。
圖4說明一種根據(jù)本發(fā)明的一個無線基站中的裝置，該基站包含一個雙工天線和安裝在塔上的放大器。
圖5說明一種根據(jù)本發(fā)明的一個無線基站的實施方案，其中一個雙工天線帶有一個雙雙工的、安裝在塔上的放大器。
所述的基站收發(fā)器還包括多個接收機單元104。所述的接收機單元通過一個多路耦合器106連接到至少一個接收機天線105，該多路耦合器將進來的信號放大并將這些信號耦合到不同的接收機單元。所述接收機單元可以通過一個輔助多路耦合器108被耦合到一個輔助天線107以提供天線的分集?？梢允褂枚嘤谝粋€的輔助天線。要注意的是一個發(fā)射機單元和一個接收機單元可能作為印刷電路板的不同部分并這樣組成一個收發(fā)器單元。
圖2說明一種根據(jù)本發(fā)明的一個無線基站中的裝置。使用多個輔助的接收機天線來提供天線的分集在無線通信領(lǐng)域中是普遍的做法。但是，為了清楚起見，只顯示了一個接收機天線205。如上文所述，根據(jù)本發(fā)明的所述基站包括發(fā)射機單元201、一個組合器202、一個與接收機天線205一起的發(fā)射機天線203、一個多路耦合器206和接收機單元204。為了清楚起見，在這個圖和以后的圖中只顯示一個發(fā)射機單元和一個接收機單元。
根據(jù)本發(fā)明，一個測試信號發(fā)射機207被提供給所述基站。該測試信號發(fā)射機以一個與接收機單元204的載波頻率基本一致的頻率發(fā)射一個低功率信號。要注意的是這種信號可以有各種用途，例如用于測試多路耦合器。在一些用途中，這種信號被稱為接收信號強度指示，RSSI。
發(fā)射的信號通過耦合裝置被耦合到發(fā)射機天線203，所述的耦合裝置舉例說由一根電纜208和一個定向耦合器209組成。在本發(fā)明的一個實施方案中，這種定向耦合器也可以用于在所述的發(fā)射機天線203上進行電壓駐波比測量。發(fā)射機天線發(fā)射測試信號，接收機天線接收到發(fā)射出的能量的一部分，所有這些都假定系統(tǒng)功能正常。由于該信號的頻率在一個接收機單元204的頻帶之內(nèi)，它可以被連接到該接收機單元的裝置所評價。如果使用了多個接收機天線，如在該技術(shù)領(lǐng)域中所共知，可以選擇任何一個特定天線所接收的信號。
如果所述的接收信號的強度低于一個預先設(shè)定的閾值，該系統(tǒng)可能有故障。然后一個出錯報告將傳送給移動無線網(wǎng)絡(luò)。所述的測試程序可以由基站收發(fā)器本身或移動系統(tǒng)的任何其它部分來啟動。作為一種替代方案，接收信號的評價也可以在連接到所述接收機單元的移動系統(tǒng)的另外部分進行。信號的評價可以由軟件來實現(xiàn)。
這個發(fā)明的概念可選地也允許單獨測試無線基站的接收分支上的多路耦合器。這由第二耦合裝置210執(zhí)行，它將測試信號發(fā)射機207所發(fā)射的信號耦合到接收分支上的多路耦合器206。這使得系統(tǒng)能將所述接收分支中的一個錯誤隔離于系統(tǒng)的一個特定部分。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，使所述的測試信號相應(yīng)于一個不被系統(tǒng)經(jīng)常性地使用的備用信道是有利的。這允許系統(tǒng)在不干擾正在進行的通信業(yè)務(wù)的情況下得到測試。對于FDMA(頻分多址接入)系統(tǒng)，所述信號的頻率相應(yīng)于一個備用信道。對于TDMA(時分多址接入)系統(tǒng)，所述信號的頻率和時隙定時相應(yīng)于一個備用信道。
圖3說明一種根據(jù)本發(fā)明的一個無線基站中的裝置，其中的基站收發(fā)器包含一個雙工天線。
如上面所述的實施方案，所述基站包括發(fā)射機單元301、接收機單元304、組合器302、多路耦合器306a、306b和一個接收機天線305。一個雙工濾波器310應(yīng)用于所述的組合器302和一個發(fā)射機天線303之間。因此這個天線也可以用作一個輔助的接收機天線，這樣組成一個雙工天線。這種裝置允許在一個只有兩個天線的基站中實現(xiàn)天線的分集。
根據(jù)本發(fā)明，一個測試信號發(fā)射機307發(fā)射一個測試信號，該測試信號由耦合裝置308、309耦合到雙工天線303。在這個實施方案中，所述測試信號應(yīng)該在雙工濾波器310和天線之間的一點被耦合到雙工天線303。
圖4說明一種根據(jù)本發(fā)明的一個無線基站中的裝置，其中的基站收發(fā)器包含一個雙工天線和多個安裝在塔上的放大器。
如上面所述，所述基站包括多個發(fā)射機單元401、多個接收機單元404、一個組合器402、多路耦合器406a、406b、一個雙工濾波器410、一個雙工天線403和一個接收機天線405。在這個情況下，安裝在塔上的放大器411a、411b被應(yīng)用于每個接收機天線分支。所述的安裝在塔上的放大器由放置在相應(yīng)的天線附近的低噪聲放大器組成。
根據(jù)本發(fā)明，一個測試信號發(fā)射機407發(fā)射一個測試信號，該測試信號由耦合裝置408、409耦合到雙工天線403。在這個實施方案中，所述測試信號應(yīng)該在雙工濾波器410和天線403之間的一點被耦合到雙工天線403。要注意的是本發(fā)明在使用了安裝在塔上的放大器但沒有應(yīng)用雙工天線概念的無線基站中同樣有價值。
圖5說明一種根據(jù)本發(fā)明的一個無線基站中的裝置，其中的基站收發(fā)器包含一個雙工天線和多個安裝在塔上的放大器。在所述的雙工天線上使用了一個雙雙工的、安裝在塔上的放大器。
如上面所述，所述基站包括多個發(fā)射機單元501、多個接收機單元504、一個組合器502、多路耦合器506a、506b、一個雙工天線503和一個接收機天線505。在這種情況下，一個安裝在塔上的放大器511a被應(yīng)用于接收機天線分支。在所述的雙工天線上，應(yīng)用了一個雙雙工TMA515。所述的TMA由耦合到天線503的一個第一雙工濾波器510和耦合到所述發(fā)射機和接收機的一個第二雙工濾波器所組成。一個低噪聲放大器511b被應(yīng)用于第一與第二雙工濾波器之間的接收機分支。可選地，一個功率放大器(未畫出)可以被應(yīng)用于第一與第二雙工濾波器之間的發(fā)射機分支以便增加下行鏈路的范圍。所述的第一與第二雙工濾波器510、512和所述的低噪聲放大器511b可以被集成為一個雙雙工TMA單元515。這個單元允許雙工天線和基站的其它部分之間用單根電纜514連接，該電纜既用于發(fā)射又用于接收。但是，在電纜514的低端必須使用一個第三雙工濾波器513。
根據(jù)本發(fā)明，一個測試信號發(fā)射機507發(fā)射一個測試信號，該測試信號由耦合裝置508、509耦合到發(fā)射機天線503。在這個實施方案中，所述測試信號應(yīng)該在雙工濾波器510和天線503之間的一點被耦合到雙工天線503。
要注意的是在圖5所述的系統(tǒng)的雙工天線503上進行VSWR測量是困難的。一個雙工濾波器的反向衰減可能很大，而且在這個實例中三個這樣的濾波器513、512、510被放置在發(fā)射機單元501和雙工天線503之間。但是，根據(jù)本發(fā)明的一種裝置，可以在監(jiān)測接收機天線505的同時進行雙工天線的監(jiān)測。根據(jù)本發(fā)明的所述裝置是不受雙工濾波器的影響的。
上述實施方案僅用于舉例說明本發(fā)明可以如何被實施，并不限制保護范圍。在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可能還有其它的實施方案。
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)測一個無線基站中的至少一個接收機天線(205)的狀態(tài)的裝置，該無線基站包括至少一個連接到第一天線(205)的接收機單元(204)和至少一個連接到第二天線(203)的發(fā)射單元(201)，所述的接收機單元在第一頻帶內(nèi)接收無線信號，所述的發(fā)射機單元在第二頻帶內(nèi)發(fā)射無線信號，所述裝置的特征在于—用于發(fā)射一個頻率值在所述的第一頻帶之內(nèi)的無線信號的裝置(207)，—用于為了無線發(fā)射到所述的第一天線而將所述信號耦合到所述的第二天線(203)的裝置(208、209)，—連接到所述的至少一個接收機單元(204)的裝置，該裝置用于評價由所述的第一天線(205)如此接收的信號，并從而監(jiān)測所述第一天線的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)測一個無線基站中的至少一個接收機天線的狀態(tài)的裝置，其特征在于一個組合器(202)被連接到所述的發(fā)射單元(201)，所述的耦合裝置(208、209)在所述第二天線(203)和所述組合器(202)之間的一點被耦合到所述的第二天線(203)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的用于評價接收的信號的裝置被設(shè)計用來將接收的信號與一個預先設(shè)定的閾值作比較。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的無線信號在一個接收機不常使用的備用信道內(nèi)發(fā)射。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的第一和第二頻帶是不重疊的。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的第二天線是一種雙工天線(303)，它帶有一個雙工濾波器(310)，其中所述的耦合裝置(308、309)被應(yīng)用于所述的雙工濾波器(310)和所述的第二天線(303)之間的一點。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的第一天線(405)被連接到一個置于第一天線(405)附近的低噪聲放大器(411a)。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的第二天線(503)是一種雙工天線，它帶有一個雙雙工的、安裝在塔上的放大器(515)，其中所述的耦合裝置(508、509)被應(yīng)用于所述雙雙工的、安裝在塔上的放大器(515)和所述第二天線(503)之間的一點。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的用于將信號耦合到接收機天線的裝置包括一個定向耦合器(209)，它也用于在發(fā)射機天線上測量電壓駐波比。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于用于將來自測試信號發(fā)射機(207)的信號直接連接到一個多路耦合器(206)的裝置(210)，它與至少一個所述的接收機單元(204)連接。
11.用于監(jiān)測一個無線基站中的至少一個接收機天線的狀態(tài)的方法，該無線基站包括至少一個連接到第一天線的接收機單元和至少一個連接到第二天線的發(fā)射單元，所述的接收機單元在第一頻帶內(nèi)接收無線信號，所述的發(fā)射機單元在第二頻帶內(nèi)發(fā)射無線信號，所述方法的特征在于下列步驟—發(fā)射一個頻率值在所述的第一頻帶之內(nèi)的無線信號；—為了無線發(fā)射到所述的第一天線而將該無線信號耦合到所述的第二天線；—評價由所述的第一天線如此接收的信號，并從而監(jiān)測所述的第一天線的狀態(tài)。
12.如權(quán)利要求11所述的用于監(jiān)測一個無線基站中的至少一個接收機天線的狀態(tài)的方法，其特征在于所述的評價步驟的要點是將接收的信號的強度與一個預先設(shè)定的閾值作比較。
13.如權(quán)利要求11所述的用于監(jiān)測一個無線基站中的至少一個接收機天線的狀態(tài)的方法，其特征在于所述的無線信號在一個接收機不常使用的備用信道內(nèi)發(fā)射。
14.如權(quán)利要求11所述的用于監(jiān)測一個無線基站中的至少一個接收機天線的狀態(tài)的方法，其特征在于所述的第一和第二頻帶是不重疊的。
15.用于監(jiān)測一個無線基站中的至少一個接收機天線的狀態(tài)的方法，該無線基站包括至少一個通過多路耦合器連接到第一天線的接收機單元和至少一個連接到第二天線的發(fā)射單元，所述的接收機單元在第一頻帶內(nèi)接收無線信號，所述的發(fā)射機單元在第二頻帶內(nèi)發(fā)射無線信號，所述方法的特征在于下列步驟—發(fā)射一個頻率值在所述的第一頻帶之內(nèi)的無線信號；—為了發(fā)射到所述的接收機單元而將無線信號耦合到所述的多路耦合器；—評價由所述的接收機單元如此接收的信號，并從而監(jiān)測所述的多路耦合器的狀態(tài)；—為了無線發(fā)射到所述的第一天線而將無線信號耦合到所述的第二天線；—評價由所述的第一天線如此接收的信號，并從而監(jiān)測所述的第一天線的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于測試無線基站中的接收機天線的一種方法和裝置。發(fā)射一個頻率相應(yīng)于所述接收機載波的頻率的低功率RF信號。所述信號被耦合到一個發(fā)射機天線,以便發(fā)射給同一系統(tǒng)中的一個接收機天線。這樣被接收的信號由接收機進行分析以確定所述接收機天線的完整性。
文檔編號H04B17/00GK1328726SQ9981179
公開日2001年12月26日 申請日期1999年10月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月6日
發(fā)明者R·博里斯特蘭德 申請人:艾利森電話股份有限公司