SE511385C2 - Sätt och anordning för övervakning av en mobiltelefonrepeater - Google Patents

Description

511385 Sålunda måste stor omsorg iakttagas vid installation av repea- terns båda antenner, så att den inbördes isoleringen blir till- räckiig. 5 Förstärkningsfaktorn i resp. förstärkarkedja måste väljas i be- roende av flera faktorer, primärt signalstyrkan hos den utsända signalen från basstationen. Det är emellertid svårt att mäta isolationen mellan repeaterns antenner och att kontrollera iso- lationen i samband med ändringar, såsom vid uppdatering av :HH 10 olika parametrar.

- Vidare är isolationen mellan antennerna ej konstanta utan beror à i allmänhet på ändringar i omgivningen, såsom varierande väder- förhållanden, stora metallföremål under förflyttning, etc. i. 15 -Å Det finns följaktligen ett behov för en automatisk och före- àš trädesvis kontinuerlig övervakning av stabiliteten i syfte att nå undvika självsvängning eller àterutsändning av andra starka, 1 kontinuerliga signaler. i 20 Ett sätt och en anordning, såsom angivits inledningsvis, är kända från dokumentet US-A-5095528, som beskriver en repeater w v» mi» »m ägnad att begränsa sändarens uteffekt då en mobil enhet närmar sig repeatern. Detta àstadkommes genom övervakning av repea- : 25 terns utgående effektnivå och justering av förstårkningen i be- i roende därav. Om uteffektnivån således överskrider en förutbe- stämd tröskel minskas förtärkningen, eventuellt i flera steg, tills dess att uteffektnivån kommer att ligga under tröskelvär- det. 30 Det kända systemet löser emellertid inte instabilitetsproblemet för det fall repeatern arbetar med signaler härrörande från flera olika mobila enheter, åtminstone ej på ett optimalt sätt, eftersom tröskelvärdet ofta överskrides momentant och förstärk- 35 ningen därför kommer att minskas till ett alltför lågt värde. 22703C.DOC; 1997-09-15 10 l5 20 25 30 35 3) 511 'áss Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt och en anordning för utförande av ett stabilitetstest på så sätt, att förstärkningen anpassas i varje förstärkarkedja och repeatern bibehåller sin funktion.

Detta syfte uppnås genom det sätt, som anges i patentkravet 1, och genom en anordning, som anges i patentkravet 16. Lämpliga ytterligare särdrag och förbättringar anges i kraven 2-15 resp. 17-20.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till bifo- gade ritningar, som áskådliggör en föredragen utföringsform.

Fig. 1 visar ett blockdiagram över en repeater försedd med en övervakningsanordning enligt uppfinningen; och Fig. 2 visar ett schematiskt flödesschema som åskådliggör över- vakningsmetoden enligt uppfinningen.

Den i fig. l visade repeatern är väsentligen av det slag som beskrives i dokumentet WO95/31866. Den omfattar en första an- tenn l för radiokommunikation mellan repeatern och en cellulär mobiltelefon (ej visad) och en andra antenn 2 för motsvarande radiokommunikation mellan repeatern och en basstation (ej vi- sad). De RF¿signaler som mottages av den första antennen, åter- utsändes efter förstärkning av den andra antennen 2 med samma (första) bärfrekvens. Likaså kommer de RF-signaler, som motta- ges av den andra antennen 2, att återutsändas från den första antennen 1 med samma (andra) bärfrekvens.

De första och andra antennerna 1, 2 är anslutna via duplexfil- ter 3, 13 till två motsatt riktade länkar, nämligen en upplänk 100 för överföring av signaler härrörande från mobiltelefoner till tillhörande basstation, och en nedlänk 200 för överföring av signaler i motsatt riktning. 22703C.DOC; 1997-09-15 lO 15 20 25 30 35 511585 . 4' I upplänken 100 matas de av den första antennen 1 mottagna sig- nalerna via duplexfiltret 3 till en multikopplarförstärkare 4, som fördelar signalerna till ett antal parallella förstärkar- kedjor 6, och vidare via en kombinerare 12 och dublexfiltret 13 till den andra antennen 2. På motsvarande sätt kommer i nedlän- ken signalerna att matas fràn den andra antennen 2 via duplex- filtret 13, en multikopplarförstärkare 14, ett antal parallella förstärkarkedjor 15, en kombinerare 5 och vidare via duplex- filtret 3 till den första antennen 1.

Vardera förstärkarkedjan 6 resp. 15 är anordnad att överföra en specifik frekvenskanal och innefattar en första blandare, en lokaloscillator 10, ett filter 8, en andra blandare 9, ett an- tal förstärkare 17 (två i det visade exemplet), en styrbar däm- pare (18) pà filtrets 8 ingàngssida, en dioddetektor 19 för mätning av insignalnivàn i kedjan 6, en omkopplingsanordning 20 för kraftig dämpning av signalen genom kedjan i vissa situatio- ner, en utgángseffektförstärkare 11 och en dioddetektor 21 för mätning av effektnivàn pà utgången av effektförstârkaren 11.

Dioddetektorerna 19, 21 är anslutna via A/D-omvandlare till en styrenhet 22, innefattande en digital processor, som även är ansluten till dämparen 18 och omkopplingsanordningen 20 via D/A-omvandlare. Såsom visas i fig. 1 är styrenheten 22 ansluten till motsvarande komponenter i resp. nedlänkförstärkarkedja 15.

På detta sätt kan insignalnivàn och uteffektnivàn mätas i varje förstärkarkedja 6, 15, och förstärkningsfaktorn kan regleras med hjälp av resp. dämpare 18. Oscillatorn 10 är likaså styr- bar, och omkopplingsanordningen 20 användes för att blockera frekvenskanalen temporärt vid kontroll av ett möjligt instabi- litetstillstànd hos repeatern eller varaktigt i närvaro av en kontinuerlig störsignal.

Styrenheten 22 är programmerad att utföra vissa tester och att utföra justeringar i beroende av testresultaten. Lämpligen är den ansluten till en drift- och övervakningscentral (ej visad) via ett telefonmodem för att möjliggöra kontinuerlig övervak- 22703C.DOC; 1997-09-15 dk. 10 15 20 25 30 35 511 šàs ning av repeatern, fjärrstyrning av dess drift och uppdatering av olika parametrar.

Styrenheten 22 innefattar även två räknare. En första räknare (ej specifikt visad) mäter den proportionella tid under vilken insignalnivàn, som avkänns av detektorn 19, överskrider ett tröskelvärde, exempelvis -70dBm, under en mätperiod. En andra räknare mäter väsentligen samma proportionella tid, ehuru ut- tryckt såsom antalet GSM-tidsslitsar (1-8) under vilka signal- nivån överskrider tröskelvärdet.

Detektorn 19 registrerar även de max- och miniminivävärden som avkändes under mätperioden, vilken är två sekunder i förelig- gande exempel. På liknande sätt avkänner detektorn 21 den maxi- mala uteffektnivå som föreligger under mätperioden.

Stabilitetstest- och övervakningsmetoden kommer nu att beskri- vas med hänvisning till flödesschemat i fig. 2. Det antages att mätningarna utföres i upplänkkedjan 6, medan de justeringar, som görs i beroende av testresultaten, utförs i resp. upplänk- kedja 6 liksom i resp. nedlänkkedja 15, varigenom god balans uppnås.

Vid driftstart av repeatern eller vid äterinsättning av repea- tern i drift efter alarmáterställning, efter strömavbrott eller efter uppdatering av parametrar, påbörjas ett stabilitetstest (TO, fig. 2) i var och en av förstärkarkedjorna 6 i upplänken 100. Först ökas förstärkningen tillfälligt, medelst resp. däm- pare 18, till ett förstärkningsvärde som överstiger ett valt normalförstärkningsvärde med ett relativt stort belopp, nämli- gen ett stabilitetsmarginalvärde, som typiskt är 10-20dB, i synnerhet 13 dB, som valts för att åstadkomma tillräcklig mar- ginal för de båda antennernas 1, 2 isolation.

Därefter utföres vissa mätningar (T1) upprepade gånger i syfte att fastställa huruvida ifrågavarande frekvenskanal är stabil och driftduglig, eller om det föreligger en instabilitet, här- 22703C.DOC; 1997-09-15 511 385 rörande från självsvängning genom positiv återkoppling mellan de båda antennerna, eller en kontinuerlig störsignal, som måste undertryckas. 5 Mätperioden är cirka två sekunder, och följande variabler mäts i varje förstärkarkedja 6: - maximi- och minimivärdena för insignalnivàn, såsom avkännes medelst detektorn 19; 10 - den proportionella tid, under vilken insignalnivàn överskri- MM 1.» .IL der tröskelvärdet, exempelvis -70 dBm, såsom registreras av de första och de andra tidräknarna; och d' MIL inn 15 - den utgående effektnivån, såsom avkännes av detektorn 21.

Den digitala processorn i styrenheten 22 tillämpar nu ett test- mid » » kriterium för detektering av en instabilitet eller störning. , 11,._¿|i n, Kriteriet uppfylles om: 20 Was w mm w - insignalnivàn överskrider tröskelvärdet under åtminstone 97% av mätperioden; - uteffekten överstiger 27dBm; och 25 - skillnaden mellan maximi- och minimisignalnivån, för olika tidsslitsar, är mindre än lOdB.

För det fall testkriteriet ej uppfylles, d.v.s. om åtminstone 30 något av de tre delkriterierna ej uppfylles, upprepas mätningen åtskilliga gånger (siffran lb) och, efter cirka 30 sek, förut- satt att testresultatet ej ändrats, justeras förstärkningen jjïf till det valda normalvärdet, varvid repeatern börjar arbeta normalt under övervakning genom kontinuerligt upprepade mät- 35 ningar (T1). 22703C.DOC; l997-09-l5 lO 15 20 25 30 35 511385 Om å andra sidan testkriteriet indikerar en möjlig instabilitet eller en störsignal (siffran la) ökas tröskelvärdet för insig- nalen till ett värde liggande 5 dB under det mätta maximivär- det, och omkopplaranordningen 20 aktiveras så att kanalen bort- kopplas (T2). Således bekräftas en självsvängande signal eller störsignal genom upprepad mätning minst fem gånger (siffrorna 2b och 2a). vid detektering av en instabilitet (T3), som härrör från självsvängning i denna kedja 6 och bekräftas genom avkänning av en insignal som ej längre är kontinuerlig då kanalen bortkopp- lats (siffrorna 3a, 3b och 3c), minskas förstärkningen (T4) stegvis med 1 dB i varje steg (siffran 4b) till dess att in- srsbiiirsrsn upphör (siffran ss). Därefter minskas förstärk- ningen med marginalvärdet, t.ex. 13 dB, så att repeatern kan arbeta med tillräcklig stabilitetsmarginal, varvid förstärk- ningen därvid hålles på en minskad nivå. Vidare avges en insta- bilitetsalarmsignal via styrenheten 22 till drifts- och över- vakningscentralen.

Därpå utföres för varje förstärkningskedja, där en instabilitet detekterats, ytterligare en stabilitetstest var sextionde mi- nut, varvid förstärkning återigen ökas temporärt med 13 dB varje gångl För det fall någon instabilitet ej förekommer trots den ökade förstärkningen, kommer förstärkningen åter att mins- kas till det valda normalförstärkningsvärdet. En instabilitets- alarmåterställningssignal sändes till drifts- och övervaknings- centralen.

Efter detektering av en kontinuerlig, stark störsignal (T3) som bekräftas av detektorn 19 trots den bortkopplade kanalen, kom- mer en sådan signal att klassificeras som en kontinuerlig stör- signal (siffran 3d), och en motsvarande störalarmsignal sändes till drifts- och övervakningssignalen. Ifrågavarande kanal blockeras därvid (T5), för undvikande av återutsändning av 22703C.DOC; 1997-09-15 4» _aumàM s- wa- f- 1:- lO 15 20 25 511 585 a) störsignalen till tillhörande basstation. Först då störsignalen ej längre avkänns av detektorn 19 kan larmet återställas (Sb) och stabilitetstesten åter genomföras (TO).

I vissa fall, efter detektering av en instabilitet (T3, T4), måste förstärkningen minskas (siffran 4b) till dess att en mi- nimal förstärkning erhålles (siffran 4c). I ett sådant fall blockeras kanalen (T6) medelst omkopplaranordningen 20 till dess att instabiliteten har upphört eller larmet återställts (6b), varpå instabilitetstesten kan utföras ånyo (TO).

Den ovan beskrivna metoden kan modifieras inom ramen för pa- tentkraven. Exempelvis är det tillräckligt att mäta insignalni- vån och undvara effektnivàsensorn 21 och omkopplaranordningen 20. Därvid användes dämparen 18 för reglering av förstärkningen och bortkoppling av kanalen då en instabilitet detekterats.

Blockschemat i fig. 1 är schematiskt och visar ej alla kompo- nenter i detalj. Varje förstärkarkedja 6, 15 innefattar ett flertal förstärkare, dämpare och andra komponenter, ej nödvän- digtvis i den ordning som visas i fig. 1.

Ifrågavarande signalnivåer, marginalvärden, tidsperioder, etc., som diskuterats ovan, kan givetvis varieras i beroende av repeaterns detaljutförande. Vidare kan varje förstärkarkedja 6, 15 vara anordnad att överföra ett visst frekvensband snarare än en viss frekvens. 22703C.DOC; 1997-09-15

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 511385 PATENTKRÄV

1. Sätt att övervaka en mobiltelefonrepeater av det slag som har två antenner (1,2) och två mellanliggande länkar, vilka båda länkar omfattar en upplänk (100) för förstärkning av sig- naler frän en mobiltelefon till en basstation och en nedlänk (200) för förstärkning av signaler från basstationen till mo- biltelefonen, vilka båda länkar är försedda med ett antal för- stärkarkedjor (6,15), som var och en är anordnad att överföra en specifik signalfrekvenskanal eller ett signalfrekvensband, och en,i resp. förstärkarkedja ingående utgångseffektförstär- kare (11), varvid en stabilitetstest (TO,Tl) utföres för varje förstärkarkedja (6) i en (100) av nämnda båda länkar, och var- vid en eventuell kontinuerlig och stark signal, som förorsakas antingen av en instabilitet härrörande från positiv återkopp- ling mellan de båda antennerna eller av en störsignal, detekte- ras genom tillämpning av ett testkriterium som innefattar mät- ning (l9) av en signalnivå och kontroll huruvida den mätta sig- nalnivån överskrider ett tröskelvärde, varpå förstärkningen i resp. förstärkarkedja justeras (18) i beroende av resultatet av stabilitetstestet, k ä n n e t e c k n a t a v att testkri- teriet omfattar stegen att mäta den proportionella tid, under vilken insignalen överskrider nämnda tröskelvärde under en mät- period, och att kontrollera (22) huruvida nämnda proportionella tid överskrider en betydande, förutbestämd andel av nämnda mät- period.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v att testkriteriet innefattar mätning (21) av uteffektnivån från resp. förstärkarkedja och kontroll (22) huruvida den uppmätta utgångseffektnivån överskrider ett förutbestämt värde.

3. Sätt enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att testkriteriet även innefattar kontroll (22) huruvida skill- naden (i dBm) mellan maximi- och minimivärdena för nämnda in- 22703C.DOC; 1997-09-15 1.0 15 20 25 30 511385 10 signalnivà, som uppmätts (19) under denna mätperiod, är mindre än ett inställt värde.

4. Sätt enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a t a v att testkriteriet innefattar kontroll huruvida samtliga tre villkor är uppfyllda: - insignalnivän överskrider tröskelvärdet under åtminstone en betydande andel av mätperioden; - utgängseffektnivàn överskrider ett förutbestämt värde; och skillnaden mellan maximi- och minimivärdena för nämnda in- signalnivà, som uppmätts under nämnda mätperiod, är mindre än ett inställt värde.

5. Sätt enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a t a v att då nämnda testkriterium uppfyllts, dämpas signalen i resp. förstärkarkedja kraftigt (20; T2), varpå en ny mätning (T3) utföres för att fastställa huruvida signalen förorsakats av en instabilitet, i vilket fall den starka signalen upphör, eller av en störsignal, i vilket fall den starka signalen kvar- står.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t a v att då testkriteriet är uppfyllt justeras tröskelvärdet till ett högre värde innan nästföljande mätning utföres.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda högre värde ligger på ett förutbestämt avstånd under det tidigare uppmätta maximivärdet för nämnda insignalnivà.

8. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att effekt- och signalnivàmät- ningarna upprepas konsekutivt ett förutbestämt antal gånger un- der en testperiod. 22703C.DOC; 1997-09-15 lO 15 20 25 30 511 385 ll

9. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att, för det fall testkriteriet ej uppfylles och således en instabilitet ej detekteras, juste- ras förstärkningen i resp. förstärkarkedja till en förutbe- stämd, normal förstärkning under drift.

10. Sätt enligt nägot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att stabilitetstestet utföres vid driftsstart av repeatern eller vid áterinsättning av repeatern i drift efter uppdatering av densamma eller àtersättning av densamma efter strömavbrott, varvid förstärkningen temporärt ökas med ett stabilitetsmarginalvärde under nämnda mätperiod.

11. Sätt enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a t a v att, för det fall en instabilitet har detekterats (T4), minskas för- stärkningen stegvis och, då instabiliteten upphör, minskas för- stärkningen med nämnda stabilitetsmarginalvärde till ett redu- cerat driftsförstärkningsvärde.

12. Sätt enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t a v att stabilitetstestvärdet utföres automatiskt vid regelbundna in- tervall under normal drift av repeatern.

13. Sätt enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t a v att vid nämnda regelbundna intervall ökas förstärkningen tillfäl- ligt med nämnda stabilitetsmarginalvärde, varpå stabilitetstes- tet utföres och förstärkningen justeras i beroende därav.

14. Sätt enligt nágot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att det förstärkningsvärde, som injusterats i varje förstärkarkedja i nämnda ena länk (100), justeras pä motsvarande sätt i varje förstärkarkedja (15) i den andra länken (200). 22703C.DOC; 1997-09-15 lO 15 20 25 30 511385 12

15. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att stabilitetstestet utföres i nämnda upplänk (100).

16. Anordning för övervakning av en mobiltelefonrepeater av den slag som omfattar två antenner (1,2) och två mellanliggande länkar (100; 200), vilka båda länkar omfattar en upplänk (100) för förstärkning av signaler från en mobiltelefon till en bas- station och en nedlänk (200) för förstärkning av signaler från basstationen till mobiltelefonen, vilka båda länkar är försedda med ett antal förstârkarkedjor (6;15) som var och en är inrät- tade att överföra en specifik signalfrekvenskanal eller ett signalfrekvensband och som var och en har ett frekvensfilter (8) och en utgångsförstärkare (11), vilken anordning omfattar en avkänningsanordning (19) för avkänning av insignalnivàn i resp. förstärkarkedja och en styrenhet (22) för reglering av förstärkningen i resp. förstärkarkedja (6), k ä n n e t e c k n a d a v att anordningen omfattar organ för mätning av den proportionella tid, under vilken insignalni- vän, som avkänns av nämnda avkänningsanordning (19), överskri- der ett tröskelvärde under en mätperiod.

17. Övervakningsanordning enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a d a v att varje förstärkarkedja (6) omfattar en styrbar dämpare (18) för styrning av förstärkningen i nämnda förstärkarkedja.

18. Övervakningsanordning enligt krav 16 eller 17, k ä n n e t e c k n a d a v en effektavkänningsanordning (21) för avkänning av effektnivån på utgången av nämnda utgångs- effektförstärkare (11) i nämnda förstärkarkedja, vilken effekt- avkänningsanordning (21) är ansluten till nämnda styrenhet (22). 22703C.DOC; 1997-09-15 10 511385 13

19. Övervakningsanordning enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d a v en omkopplaranordning (20) insatt i nämnda förstärkarkedja pà utgángssidan av nämnda insignal- nivàavkänningsanordning (19), vilken omkopplaranordning (20) är ansluten till nämnda styrenhet (22) och är anordnad att an- tingen genomsläppa eller blockera utsignalen i nämnda förstär- karkedja.

20. Övervakningsanordning enligt något av kraven 16-19, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda styrenhet (22) omfat- tar en digital processor, som är programmerad för utförande av ett stabilitetstest i enlighet med något av kraven l-15. 22703C.DOC; 1997-09-15