CN1204902A - 具有天线故障检测系统的收发信机 - Google Patents
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Abstract
一种基站中的收发信机,其包括一天线故障检测系统,该系统中包括用于接收经发射天线来自本台的第一信号和来自另一台的第二信号的一接收天线,用于分离第一和第二信号的一信道滤波器,用于检波第二信号的一检波器,用于将与发射天线和接收天线之间的耦合系数成比例的检波信号的电平与一阀值比较、并基于比较结果输出天线故障信号的比较器。天线故障检测系统在收发信机的正常操作模式工作,并且不会减少服务信道数。
Description
本发明涉及一种具有天线故障检测系统的收发信机，尤其是涉及具有天线故障检测系统并且最好用于移动通信系统的基站中的收发信机。
天线故障检测系统通常是用于设在移动通信系统的基站中。在日本-A60-190037中描述了这样一个实例。
图1中上述公报中描述的这样一种天线故障检测系统。该收发信机包括：一发射天线31和一对接收天线32和33，用于通过发射天线31向移动台发射下行信号的发射机31，用于通过接收天线33和32在正常操作模式接收来自移动台上行信号及在测试模式接收测试信号的接收机，为检测天线故障用于发射和接收测试信号的移动台测试设备36，用于将来自移动测试设备36的发射信号与发射／接收天线31耦合并将来自发射机的发射信号与发射天线31耦合的耦合器34，用于控制基站工作的控制单元38，以及在正常操作模式和测试操作模式之间切换基站的测试单元39。
在测试操作中，测试单元39将基站从正常操作模式变到测试操作模式。移动测试设备36通过天线31发射具有在正常操作模式中移动台使用的格式和频率的一测试信号。接收机25通过接收天线32或33接收该测试信号，控制单元38将该接收到的测试信号的电场与一基准比较，该基准等于在正常操作模式中没有故障的情况下由基站提供的正常信号的电场。测试单元39根据比较结果显示天线故障。
如上所述，除了发射机和接收机外还具有移动测试设备的收发信机涉及到基站的大规模电路问题。此外，在测试模式中由于测试使用了正常通讯中的一服务信道，所以信道的数量减少。
日本的JP-A-6-276166中描述了基站中另一常规天线故障检测系统，其包括：用于在分集接收方案中接受信号的一对天线41和42，分别为天线41和42设置的用于发射和接收之间切换的交换机43和44，为了调制用于接收经天线41发射的信号的接收机46，为了调制用于接收经天线42发射的信号的接收机47，用于在一单位时间长度内检测由接收机47提供的接收信号峰值电场的一峰值检波器49，用于比较两峰值电场并输出代表峰值电场之间差值的差值信号的比较器50，用于根据该差值信号显示出现故障的故障指示器51，以及用于发射传输数据的发射机45。
在操作中，分集接收方案的来自接收机46和47的接收的信号的峰值电场被峰值检波器48和49检出，并在一单位时间长度内在比较器50中相互比较。如果由于天线41和42中的一个故障而是峰值电场间的差值超过一门限值，那么比较器50识别具有一低峰值电场的为故障天线。故障指示器51根据差值信号输出故障信号。
图2所示的常规收发信机具有一个问题，即，如果基站有一个专用接收天线且在测试操作期间基站的服务区内没有移动台，那么就不可能获得天线故障的实时检测。这是因为基站使用由移动台提供的一信号，该移动台是在基台的服务区内测试信号，且该专用接收天线不能用于该测试信号的反射功率的检测。
此外，因为基于电场间的差值判定故障，如果用于测试的移动台被修理和停机，那么故障指示器51可能会判断一正常的天线为故障天线。在此例中，即使两个天线是正常的，在任何时间接收电场中的一个都可能是较大的。
此外，如果在同一时间两个天线故障，则不能得到故障检测，这是因为电场的差值是基于这样一个前提判定的，即检测到较大电场的那个天线是正常的，且由其提供一基准电压。
因此本发明的目的是提供一种具有天线故障检测系统的收发信机，该天线故障检测系统能够由小规模电路构成，并且能在不减少服务信道数量的情况下检测正常操作模式中天线的故障。
本发明提供的收发信机包括：一发射机、用于发射来自发射机的第一信号的发射天线、用于接收来自另一台站的第一信号和第二信号以传递一天线信号的一接收天线、用于接收该天线信号以分离第一和第二信号的一分离器、用于接收来自分离器的第二信号的一接收机、用于检波第一信号与发射天线和接收天线间耦合系数成比例的输出一检波信号的检波器、以及用于将检波信号与基准进行比较并根据比较结果输出天线故障信号的比较器。
按照本发明的收发信机，可以从在正常操作模式中由该发射机向另一台站(如移动台)发射的第一信号中检测到天线故障，并且没有减少收发信机的服务信道。
通过下面结合附图的描述，将使本发明的以上和其他目的、特征及积极效果能够得到更清楚的了解。
图1是常规收发信机的方框图；
图2是另一常规收发信机的方框图；
图3是本发明第一实施例的收发信机的方框图；
图4A、4B和4C是图3收发信机中各个信号的频谱图；
图5是示出发生天线故障的时序图。
现将参照附图详细的描述本发明，其中相似的构成部件用相同或相似的参考数字表示。
参照图3，本发明第一实施例的收发信机是典型地用作一频域双工(FDD)系统。本实施例的接收机包括：一发射天线11、一接收天线12、一信道滤波器13、一接收机14、一发射机15、一检波器(解调器)16和一比较器17。
发射机15将要发送的数据变换成发射信号并经发射天线11馈送该信号，发射天线11将该信号辐射到空中。接收天线12捕捉从本台和从在该基站服务区内的任何一个移动台发送的信号。信道滤波器13接收由本台和移动台发送的信号，将移动台馈送的信号经其第一输出端21传递到接收机14，将本台馈送的信号经其第二输出端22传递到检波器16。
在频域双工系统中，在分配给上行信道的频率和分配给下行信道的频率之间通常保证足够的差别。在接收的信号中上行信道和下行信道的共存使得信道滤波器13可以由一对带通滤波器实现，如图中所示，其中的一个滤波器移动台的发射频带，另一个通过本台的发射频带。此外，由于信道滤波器13可以被设置作为通常用在普通接收机中的限带滤波器的替代物，所以按本发明原理的信道滤波器13的插入不会降低接收信号质量。
信道滤波器13对检波器16的输出22包括噪音信号，如来自相邻基站下行信号，这些噪音信号是与本台发射的信号在同一频带内。然而，由于接收天线12是与发射天线11相邻安装的，所以由本台发送并被接收天线接收的信号电平要高于噪音信号电平，所以不需要从发射频带内的噪音中分离接收的由本台发射的信号。因此，一个简单的检波器，如单二极管检波器可以被用作检波器16。检波器16接收信道滤波器13的输出22，并传递检出的信号23，该信号是与发射天线11和接收天线12间的耦合系数成比例的。
如果来自本台的发射的信号电平较低，或者如果发射天线11和接收天线12间的耦合系数对于获得足够电平的检波信号23来说太低，可以在信道滤波器13和检波器16之间设置一适当的射频放大器。比较器17接收检波信号23并将其与一基准电压18比较，在此实施例中该基准电压18是固定的。如果检波的信号23超过基准电压或阀值18，则从比较器17输出一天线故障信号24。
比较器17相对于基准电压18有一滞后，其防止发生天线故障信号的误信号。由于在发射的信号中存在调制成分的情况下检波出的信号23的波动小，在常规技术中可能产生误信号。
检波器16可以由用于接收自本台发射信号的另一接收机替代，其中检波信号可以用自该另一接收机馈送的接收信号的电场替代。如果通过使用频率天线(共享天线)作为发射天线11和除了接收天线12之外的一接收天线，在本实施例中采用空间分集接收方案，那么通过在频率天线11和发射机15之间插入天线共用器，故障检测也能够有效。
图4A至4C是图3所示的收发信机中由接收天线接收的信号(信道滤波器13的输入)、信道滤波器13的第一输出21和信道滤波器13的第二输出22的频谱图，其中“fu”代表自移动台接收的信号的频率(MHz)，“fd”代表从本台接收的信号的频率(MHz)。在操作中，信道滤波器13通过接收天线12接收来自移动台和本台的信号，如图4A所示。信道滤波器13分离如图4B所示的从移动台接收的馈送到接收机14的信号21，和如图4C所示的自本台接收的馈送到检波器12的接收的信号22。在检波器12中对来自本台的信号22进行包络检波，并作为与发射天线11和接收天线12间耦合系数成比例的检波信号23。
图5示出天线故障情况中的时序图，其中天线11和12中的一个在时间t1为故障。在图中，Cn和Ca分别表示正常的耦合系数和故障的耦合系数，用分贝表示，Vpn、Vpa和Vref分别表示一正常检波的信号、一来自故障天线的检波的信号电压和比较器17的基准电压，Valm是比较器17的故障输出24。
在本实施例中，应注意到如果天线11和12中的一个出故障，那么，天线11和12之间的耦合系数下降。因此，在本实施例中，检测耦合系数的降低用于检测天线故障的发生。当天线11和12都正常时，耦合系数是在时间t1之前的一常数Cn，作为其结果，检波的信号23在电平Vpn，比较器的输出24为低电位。当天线11和12中的一个在时间t1出故障，则耦合系数从Cn减少到Ca，结果检波的信号23从Vpn降到Vpa低于基准电压Vref，而且比较器输出24升高到Valm，从而显示出出现了故障天线。
如果本实施例被用到另一其发射功率是根据发射功率控制信号控制的收发信机时，那么为了有效的检测出适当电平的发射信号，基准电压Vref也应该是基于发射功率控制信号控制。
本实施例的优点在于，天线故障检测系统可以由小规模的电路实现，从而可以设置在较小尺寸的收发信机中，天线故障的检测操作不会减少服务信道的数目，天线故障的检测能够实时的在基台的服务区内没有移动台的情况下进行，正常的天线不会如在常规技术中那样被误检测为故障，而且检测系统也可以两个天线中的一个故障。
因为上述实施例仅是描述了一个例子，本发明不限于上述的实施例，在本发明的范围内本领域的熟练技术人员是很容易做出一些改动或变型，这些均在本发明的范围内。
Claims (4)
1．一种收发信机，其特征在于包括：一发射机、用于发射自所述发射机馈送的第一信号的发射天线、用于接收来自一台站的第一信号和第二信号以传递一天线信号的一接收天线、用于接收所述天线信号以分离第一和第二信号的一分离器、用于接收来自所述分离器的所述第二信号的一接收机、用于检波所述第一信号与所述发射天线和所述接收天线间耦合系数成比例的输出一检波信号的检波器、以及用于将所述检波信号与基准进行比较并根据比较结果输出一天线故障信号的比较器。
2．根据权利要求1所述的收发信机，其特征在于所述分离器由一对带通滤波器组成，其中包括通过所述第一信号频带的一第一滤波器和通过所述第二信号频带的一第二滤波器。
3．根据权利要求1所述的收发信机，其特征在于还包括连接在所述分离器和所述检波器之间的射频放大器。
4．根据权利要求1所述的收发信机，其特征在于在所述发射天线和所述发射机之间包括一天线共用器，其中所述的发射天线是与另一接收天线共用的一频率天线。
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