СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ ИСХОДЯЩЕГО КАНАЛА БАЗОВОЙ СТАНЦИИ В СЕТЯХ С ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ ДУПЛЕКСНЫХ КАНАЛОВ
METHOD TO MEASURE PARAMETERS OF SIGNALS OF OUTGOING CHANNEL OF BASE STATION IN NETWORKS WITH TIME DIVISION OF DUPLEX CHANNELS

Изобретение относится к области измерений в свободном пространстве параметров сигналов радиопередающих устройств, излучаемых в сетях связи, в которых используется временное разделение дуплексных (входящего и исходящего) каналов.
Известны технические решения [1-4], реализующие способы измерения параметров сигналов с временным разделением дуплексных каналов, основанные на использовании схем управления разверткой анализаторов спектра.
К основным контролируемым параметрам спектра сигналов относят мощность в канале, занимаемую полосу частот, ширину спектра на различных уровнях и его центральную частоту.
При временном разделении дуплексных каналов в пределах полосы частот контролируемого сигнала могут присутствовать спектральные составляющие как исходящего (контролируемого), так и входящего каналов. При непрерывном ходе развертки в отображаемом анализатором спектре будут присутствовать участки, сформированные сигналами как исходящего, так и входящего каналов, что внесет дополнительную погрешность в результаты измерений параметров излучаемого сигнала контролируемой базовой станции.
Количественная оценка возникающей в этом случае погрешности на примере измерения напряженности электромагнитного поля сигнала исходящего канала базовой станции стандарта LTE составляет от 1,5 до 4 дБ.
В техническом решении [1] реализован способ измерений, заключающийся в установке стандартных параметров, необходимых для наблюдения спектра, формирование которого выполняется путем многократного прохождения разверткой полосы обзора с запоминанием наибольших из полученных значений для каждой частотной точки.
В техническом решении [2] реализован способ измерений, заключающийся в том, что после установки стандартных настроек, необходимых для наблюдения спектра измеряемый сигнал дополнительно подается на вход синхронизации, в результате чего развертка запускается автоматически только при наличии измеряемого сигнала на входе анализатора.
В техническом решении [3] реализован способ измерений, заключающийся в том, что помимо основных настроек, необходимых для отображения спектра сигнала и измерения параметров, устанавливают пороговое значение соотношения сигнал/шум, превышение которого вызывает запуск развертки.
В техническом решении [4] реализован способ измерений, который сводится к установке параметров, необходимых для отображения спектра исследуемого сигнала, причем сканирование по частоте выполняется только при наличии входного сигнала, а сращивание фрагментов спектра, соответствующих разным циклам передачи, выполняется с использованием повторного сканирования в небольшой части предыдущего построенного фрагмента спектра, что обеспечивает его непрерывную форму.
Общим недостатком перечисленных технических решений является то, что они допускают запуск развертки не только измеряемым сигналом (сигналом исходящего канала), но и сигналами входящего канала базовой станции при временном разделении каналов, а также, возможно, радиопомехами при их значительном уровне.
Наиболее близким к заявленному техническим решением является способ измерения параметров сигналов с импульсной передачей [5], заключающийся в том, что измеряемый сигнал подают на анализатор спектра, устанавливают на анализаторе необходимые для наблюдения спектра сигнала параметры, используют для управления разверткой сигнал от внутреннего детектора мощности на промежуточной частоте, устанавливают пороговый уровень запуска развертки, переводят анализатор спектра в режим отображения сигнала во временной области, устанавливают задержку запуска развертки таким образом, чтобы она была не менее времени окончания переходного участка осциллограммы на экране анализатора, выбирают длительность развертки за один цикл стробирования таким образом, чтобы конечная точка интервала развертки располагалась на осциллограмме до начала спада импульса, переводят анализатор спектра в режим отображения спектра, выполняют измерения параметров сигналов
Этот способ применяется, когда значение установленной длительности развертки больше, чем период непрерывной передачи, что связано с особенностями передачи сигналов в цифровых сетях связи с временным разделением каналов. В этом случае отображаемый анализатором спектр сигнала будет иметь изрезанность (провалы), которая приводит к возникновению дополнительной неучтенной погрешности. Причина возникновения указанной изрезанности состоит в последовательном характере сканирования по частоте. В течение одного цикла развертки режимы передачи во входящем и исходящем канале могут многократно сменять друг друга, причем длительность единичной передачи со стороны базовой станции будет существенно меньше, чем длительность развертки. Поэтому за единичный цикл передачи базовой станции анализатор спектра обычно успевает просканировать лишь небольшую часть полосы обзора.
Способ основан на управлении разверткой сигналом, формируемым детектором мощности на промежуточной частоте. Появление на входе анализатора спектра радиочастотного сигнала на частотах, близких к частоте настройки, приводит к повышению общей канальной мощности на промежуточной частоте, которая детектируется специальным детектором.
Условием запуска развертки является превышение уровнем мощности заданного порога. Это позволяет запускать сканирование по частоте только при превышении мощностью сигнала на ПЧ заданного уровня. Дополнительно устанавливают задержку запуска развертки и ее длительность, которые зависят от типа исследуемого сигнала.
Практическое применение данного способа позволяет восстановить форму спектра исследуемого сигнала и устранить провалы, вызванные импульсным характером передачи. Данный способ в части формирования спектра измеряемого сигнала выбран в качестве прототипа для заявленного изобретения. Однако ему присущ тот же недостаток, что и рассмотренным выше техническим решениям, - запуск развертки может осуществляться сигналами входящего канала при временном разделении каналов.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерений параметров сигналов исходящего канала базовой станции в сетях связи с временным разделением дуплексных каналов в условиях, когда в пределах одной и той же полосы частот попеременно присутствуют сигналы исходящего и входящего канала станции.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе сигнал подают на анализатор спектра, устанавливают на анализаторе необходимые для наблюдения спектра сигнала параметры, устанавливают пороговый уровень запуска развертки сигналом от внутреннего детектора мощности на промежуточной частоте, переводят анализатор спектра в режим отображения сигнала во временной области, устанавливают задержку запуска развертки таким образом, чтобы она была не менее времени окончания переходного участка сигнала, выбирают длительность развертки за один цикл стробирования таким образом, чтобы развертка заканчивалась до начала спада импульса, переводят анализатор спектра в режим отображения спектра, выполняют измерения параметров сигналов, причем пороговый уровень запуска развертки повышают до появления на спектрограмме заметной асимметрии либо провалов и/или выбросов в пределах номинальной полосы канала, снижают его до восстановления равномерной формы спектра до значения, характеризующегося отсутствием указанных выше искажений спектрограммы, определяют и фиксируют значение этого порогового уровня, измерения поводят при уровне запуска развертки ниже определенного таким образом уровня, предпочтительнее пороговый уровень запуска развертки устанавливают на 1-6 дБ ниже фиксированного значения порогового уровня, но выше уровня сигналов входящего канала либо радиошума.
Предлагаемый способ измерений проиллюстрирован на фиг.1-3:
- на фиг.1 приведена спектрограмма при временном разделении каналов;
- на фиг.2 приведен пример установки задержки и длительности развертки;
- на фиг.3 приведен пример спектрограммы, получаемой после установки параметров режима развертки со стробированием.
Развертка со стробированием настраивается таким образом, чтобы сканирование по частоте осуществлялось в моменты времени, когда мощность сигнала на ПЧ превышает некоторый заданный уровень. При этом в периоды отсутствия передачи по исходящему каналу станции уровень мощности будет ниже порогового, а спектр не будет иметь провалов, т.к. на время отсутствия передачи в исходящем канале ход развертки будет останавливаться.
Установку параметров, необходимых для восстановления формы спектра и устранения провалов, выполняют в следующей последовательности. Вначале на анализаторе спектра устанавливают длительность развертки, соответствующую 1…5 длительностям радиокадра для данной технологии связи, с тем, чтобы убедиться в наличии провалов на спектрограмме, характерных для режима с временным разделением каналов (фиг 1). После этого включают режим развертки с запуском по уровню мощности на ПЧ и устанавливают минимальное значение порогового уровня запуска.
Далее анализатор переводят в режим отображения сигнала во временной области для установки дополнительных параметров режима развертки со стробированием.
Задержку запуска развертки устанавливают таким образом, чтобы она была не менее времени окончания переходного участка осциллограммы на экране прибора. Длительность развертки за один цикл стробирования выбирают таким образом, чтобы конечная точка интервала развертки располагалась на осциллограмме до начала спада импульса передачи. Пример выбора задержки запуска и длительности развертки за один цикл стробирования проиллюстрирован фиг.2.
В случае нестабильности синхронизации осциллограммы во временной области, либо изменений в периодичности передачи базовой станции от развертки к развертке ее длительность за один цикл стробирования устанавливают так, чтобы она заканчивалась до завершения самого короткого из циклов передачи базовой станции.
На фиг.2 линия GD показывает значение задержки запуска развертки, отсчитываемое от начальной точки развертки; линия GT показывает значение длительности развертки за один цикл стробирования, отсчитываемое от линии GD.
После установки временных параметров режима развертки со стробированием пороговый уровень мощности на промежуточной частоте устанавливают, повышая его текущее значение до тех пор, пока на спектрограмме не появятся либо заметная асимметрия, либо провалы и (или) выбросы в пределах номинальной полосы канала. Полученное таким образом значение уровня пороговой мощности на ПЧ снижают до восстановления равномерной формы спектра и фиксируют это значение. Пример получаемой спектрограммы показан на фиг.3.
Далее при уровне запуска развертки ниже зафиксированного порогового уровня, но выше уровня сигнала входящего канала или радиошума, выполняют измерения параметров сигнала исходящего канала контролируемой станции.
Использование данного способа позволяет выполнять с более высокой точностью измерения параметров сигнала за счет отсутствия в спектре участков, относящихся к сигналам входящего канала либо к радиошуму.
1. Патент US 5210483 «BURST SIGNAL SPECTRUM MEASURING SYSTEM WITH STEPWISE SWEEPING».
2. Патент US 5869959 (A) «Spectrum analyzer».
3. Патент US 6140809 (A) «Spectrum analyzer».
4. Патент US 7.714.564 B2 «Gated sweep in spectrum analyzers».
5. Анализатор сигналов R&S FSQ. Руководство пользователя.