码分多址数字蜂窝基站系统的射频接收路径故障诊断方法

摘要

一种在CDMA数字蜂窝基站系统中的接收路径故障诊断方法,该接收路径具有一个接收前端级;一个收发信机单元级和一个IF放大与分配单元级,该方法包括步骤:将RF接收路径连接到基站测试单元;将安装在该基站测试单元中的测试移动站单元的发送信号提供给该RF接收路径;测量接收信号电平;建立用于诊断在RF接收路径中的故障的准则和分别确定接收前端级、收发信机单元和IF放大与分配单元级中是否出现故障。

说明书

本发明涉及CDMA(码分多址)数字蜂窝基站系统的射频(RF)接收路径故障诊断方法。特别地，本发明涉及在驱动数字蜂窝基站系统和维护基站的情况下诊断基站接收单元中故障的方法。

PCS系统和CDMA系统包括提供业务给移动站的多个基站收发信机子系统(BTS)、一个基站控制器(BSC)、一个基站管理系统(BSM)、一个移动交换中心(MSC)和一个位置登记系统(LRS)构成。

一个区域称为一网孔，在该处每个基站提供业务和将该网孔划分为几个段区(sectors)。网孔的覆盖按顺序扩展到BTS区、BSC区和MSC区。

每个网孔中的移动站与提供业务给网孔的基站形成一条信道，用于执行通信。从基站朝向移动站形成的是前向(forward)信道，而从移动站朝向基站形成的是反向(reverse)信道。

移动站通过业务信道与基站一起发送和接收话音信息及数据。

在移动通信系统中，在移动交换中心控制下的子系统称为基站子系统(以下缩写为BSS)。BSS以分层的顺序包括一个基站管理系统、一个基站控制器和一个基站。

基站控制器系统的主处理器称为呼叫控制处理器(以下缩写为CCP)，而基站系统的主处理器是BTS控制处理器(以下缩写为BCP)。

CDMA数字蜂窝基站系统中的RF接收路径是指在高频上接收从移动站发送的无线电信号的路径。

图1是CDMA数字蜂窝基站中RF接收路径的方框图。

如图所示，提供业务给移动站200的基站系统300由一个室外系统90和一个室内系统80组成，室外系统90包括安装在基站外面的天线10和同轴电缆，室内系统80包括安装在该基站内部部分的RF发送和接收设备。

该室内系统包括一个RF接收单元50、一个数字单元60和一个基站测试单元70。

RF接收单元50包括一个接收前端级(receive front-end stage)20，一个收发信机单元级30和一个IF放大与分配单元级40。

接收前端级20包括一个接收定向耦合器，一个带通滤波器，一个低噪声放大器和一个功率分配器。

收发信机单元30包括一个分集网孔接收器板，一个收发信机从属控制板和一个发送上变换器板。

数字单元60包括一个数字信号处理器。

基站测试单元70包括一个RF转换单元(RSWU)，一个衰减器单元(ATTU)和一个测试移动站单元(TSMU)。

收发信机单元30通过基站中的天线或直接接到天线的接收前端级的定向耦合器准确地测量接收信号电平。

图2是基站系统的接收路径中收发信机单元30的方框图。

如图所示，收发信机单元400包括一个分集网孔接收器板410，一个发送上变换器板430，和一个收发信机从属控制板420。

分集网孔接收器板410包括将经过接收前端级接收的RF变换为接收IF信号的电路和一个自动增益控制器(AGC)，用于维持正常的接收IF电平而不管接收RF输入电平变化。

收发信机从属控制板(slave control board)420用于控制和监视功能板如包括它本身的收发信机单元400中的分集网孔接收器板和发送上变换器板，该收发信机从属控制板420包括一个微处理器和一个外围电路。

收发信机从属控制板420执行以下功能：设置相应收发信机单元400的信道频率，控制前向和反向链路的衰减器，存储分集网孔接收器板和发送上变换器板的结构，存储有关可变衰减器的波动的固定数据，测量RF接收输入信号强度和监视收发信机单元的状态。

发送上变换器板430包括一个电路、一个基站前向链路的可变衰减器、一个带通滤波器和用于变换发送与接收频率的本地振荡器。该电路用于变换从该数字信号处理器发送的发送IF信号为对应载波的RF信号。

图3是分集网孔接收器板410和收发信机从属控制板420的方框图。

如图所示，分集网孔接收器板410包括第一放大器130、一个可变衰减器140、一个混合器150、一个带通滤波器160、一个自动增益控制器170、一个混合器180、第二放大器190和自动增益控制检测器200。

收发信机从属控制板420包括一个数字／模拟变换器210、一个微处理器220、一个模拟／数字变换器230和一个EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)240。

在CDMA数字蜂窝基站系统中，在该系统工作期间必须规则地或不规则地诊断基站的RF接收路径中的故障，以便迅速地检测基站管理系统的故障和利用该结果安全地维护该系统。

因此，需要有用于诊断该RF接收路径的接收路径的特别故障诊断算法。

根据现有技术，包含天线和同轴电缆的基站室外系统的故障可通过测量天线电压驻波比进行检测。

为了维护和管理基站系统、对基站室内系统的故障，必须要诊断基站发送和接收设备。但是，现有技术中还没有基站室内系统的故障诊断方法。

美国专利5，640 401号公开了一种现有技术。在美国专利5，640 401中，通信电路故障检测器检测通信电路的故障。通信电路检测器把从序列发生器产生的测试信号暂时存储到存储电路中，同时将该测试信号输入给该通信电路，用于比较来自该通信电路的返回测试信号与存储在存储电路中的测试信号。

不同于现有技术的环路测试，在美国专利5，640 401中公开的发明具有在正常数据通信期间测试通信电路的优点。

但是，本发明不同于美国专利5，640 401：后者涉及一般数据通信电路的故障检测，而前者涉及CDMA数字蜂窝基站中接收路径的故障检测。

本发明的目的是提供一种基站系统中RF接收路径的故障诊断方法。该方法使用了安装在CDMA数字网孔基站系统中的基站测试单元(BTU)。

为了诊断由一个接收前端级、一个收发信机单元和一个IF放大与分配单元级组成的RF接收路径的故障，CDMA蜂窝基站系统中RF接收路径的故障诊断方法的一个最佳实施例包括步骤：

将RF接收路径与该基站测试单元进行连接；

提供从基站测试单元的测试移动站单元发送的信号给RF接收路径；

测量接收信号电平；

建立RF接收路径的故障诊断准则；和

逐级地确定在接收前端级、收发信机单元级和IF放大与分配单元级中是否出现故障。

最好在该收发信机单元中测量接收信号电平作为在基站系统的天线或定向耦合器上接收的电平。

最好只在该基站没有目前连接的呼叫时在基站系统中执行故障诊断。

最好是，在接收前端级异常而收发信机单元正常时，或者在接收前端级正常而收发信机异常时，需要有从收发信机单元测量的另一个值。

最好是新测量值为IF输出信号电平。

最好是收发信机单元检测IF输出信号电平和将它作为电压输出。

最好是将从收发信机单元输出的IF电压电平与正常IF电压电平进行的比较用于确定或在接收前端级或在收发信机单元出现了故障。

如果IF输出电压电平正常则诊断在接收前端级中出现故障如果IF输出电压电平发现异常，则诊断在收发信机单元中出现故障。

最好是如果在接收前端级或收发信机单元中都没有检测到故障，则在IF放大与分配单元级执行故障诊断。

最好是将正常自动增益控制电压与异常自动增益控制电压之间的差用于诊断IF放大与分配单元级的故障，诊断从安装在数字单元的ACCA中的自动增益控制器输出的自动增益控制电压。

本发明的其它目的和优点参见下面结合附图的详细叙述会变得更清楚。

图1是CDMA数字蜂窝基站中RF接收路径的方框图；

图2是收发信机单元的方框图；

图3是分集网孔接收器板和收发信机从属控制板的方框图；

图4是基站中的接收前端级和基站测试单元的详细方框图；

图5是基站中RF接收路径的故障诊断方法的流程图。

本发明容许进行各种修改和替代形式，本发明的特定的实施例作为例子结合附图已经进行了详细叙述。应该懂得，这并不是对本发明的限制，相反，本发明覆盖了落入由本发明权利要求所定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等效物和替代物。

图4是基站600中的接收前端级700和基站测试单元800的详细方框图。

如图所示，接收前端级包括一个定向耦合器、一个带通滤波器、一个低噪声放大器和一个功率分配器，而基站测试单元800包括接到该定向耦合器的RF转换单元810、一个可变衰减器820和一个测试移动站单元830。

定向耦合器710是一个耦合端口，用于将RF测试信号输入到基站测试单元800。

带通滤波器720从基站中接收天线上输入的RF输入信号中将其它无线电波从该频带除去。

低噪声放大器730放大通过带通滤波器720滤波的接收信号。

功率分配器将放大的接收信号划分并提供给几个收发信机单元400。

RF转换单元810转换在发送和接收路径中每个扇区的前向／反向链路信号并且测试该硬件路径的转换功能。

可变衰减器820执行在发送和接收路径中的可变衰减，以便容易地将RF信号连接到测试移动站单元830。

与通常的移动站不同，测试移动站单元830通过基站测试单元中的RF转换单元810和可变衰减器820经电缆而不经公共网络如天线连接到基站。

测试移动站单元830用于监视、诊断和测试。即，安装在基站测试单元800中的测试移动站单元830的发送信号提供给RF接收单元700和用于诊断基站中RF接收路径的故障。

基站内部系统中的收发信机单元400准确地测量经基站的天线或定向耦合器710发送的接收信号电平。

根据本发明的方法，在收发信机单元中测量的接收电平用于诊断RF接收路径中的故障。

基站的RF接收路径被分为三级：接收前端级，收发信机单元级和IF放大与分配单元级，而且分别诊断每级。

根据本发明基站中RF接收路径的故障诊断应该只在该基站目前没有连接呼叫时执行。

另外，安装在基站测试单元800中的测试移动站单元830的输出应该被精确地控制。

如果接收前端级700异常和收发信机单元400正常，或者接收前端级700正常而收发信机单元400异常，则减少包括接收前端级700和收发信机单元400的接收路径增益。

在这种情况下，收发信机单元400测量的输入信号电平小于正常增益，则也减少分集网孔接收机板430的路径增益。

因此，如果基站测试单元800存储从该基站发送的输出信号电平，使期望输入信号电平与输入信号电平的比较可用于故障诊断，所述接收前端级700和收发信机单元400都正常起作用时的期望输入信号电平，所述收发信机单元400中实际测量的输入信号电平。

但是，由于这样的过程不能准确地发现故障出现的地点，在接收前端级或在收发信机单元，就需要另一个过程以便准确故障诊断。如果接收前端级正常工作而在该收发信机单元出现故障，则可通过分集网孔接收器板中的自动增益控制器诊断故障。

根据自动增益控制器190，在接收大于或等于-80dBm的高电平信号情况时收发信机单元输出正常IF信号，但在接收小于-80dBm的低电平信号的情况时输出比正常IF低的电平信号。

收发信机单元400检测IF输出信号电平和将该输出信号电平强度输出作为电压。

当收发信机单元400正常工作并且正常输出IF输出信号电平时，IF输出电平电压是固定的。

另一方面，当在收发信机单元内部出现故障和IF输出信号电平降低时，IF电平电压相应地降低。

将正常IF电压电平与来自收发信机单元400的实际IF输出电平电压的比较用于确定在接收前端级700或收发信机单元400出现故障。

因此，如果输出正常IF电平电压，则诊断在接收前端级700中出现故障，而如果输出异常IF电平电压，则诊断出在收发信机单元400中出现故障。

通过如上所述的这种过程，如果在接收前端级700或收发信机单元400中都没有检测到故障，则继续执行IF放大与分配单元级40的故障检测。

如果在IF放大与分配单元级40中出现故障，则来自IF放大与分配单元级40的接收IF输出信号电平比正常情况要低。

但是，收发信机单元不能够检测IF放大与分配单元级的故障。

安装在连接到IF放大与分配单元级的数字单元中的模拟公共卡组件(ACCA)有一个自动增益控制器，用于处理接收IF和根据输入的IF信号电平自动地控制增益并输出电压。

根据在IF放大与分配单元级是否出现故障ACCA输出的自动增益控制电压因此不同。

因此，在两种情况时只检查每个自动增益控制电压的差能够诊断出IF放大与分配单元级中的故障。

如果接收前端级，收发信机单元级和IF放大与分配单元级都正常地工作，则在该基站的室内系统的整个接收路径中未出现故障。

图5是根据本发明基站中接收路径故障诊断方法的流程图。

如图5中所示，故障诊断方法包括步骤：

选择该基站中接收路径故障诊断的功能(S01)；

检查该基站目前是否有连接的任何呼叫(S02)；

如果在步骤S02该基站目前有连接的一个呼叫，则执行其它功能(S03)；

如果在步骤S02该基站目前没有连接的呼叫，则将测试移动站单元830的输出设定为一定的希望电平并且发送(S04)；

存储测试移动站单元830的输出(S05)；

读出在收发信机单元400中测量的接收输入信号电平(S06)；

比较测试移动站单元830的输出与在收发信机单元400中测量的接收输入信号电平并且计算二者之间的差(S07)；

确认该电平差大于10dB(S08)；

如果该差大于10dB，则从收发信机单元400中读出IF电平电压(S09)；

比较该读出的电压与存储在收发信机从属控制板420中的IF电平电压(S10)；

如果在步骤10中两个电压是不同的，则诊断在收发信机单元400中出现故障(S15)；

如果在步骤10中两个电压是相同的，则诊断在接收前端单元级700中出现故障(S13)；

如果在步骤S08中电平差不大于10dB，则确认AGC告警是从ACCA报告的(S11)；

如果在步骤11报告告警，则诊断在IF放大与分配单元40中出现故障(S14)；

如果在步骤11没有报告告警，则诊断在整个接收路径中没有出现故障(S12)。

通过这种过程，可在CDMA数字蜂窝基站系统的RF的接收路径的三级中进行故障诊断。

根据本发明规则地或不规则地在基站中使用RF接收路径故障诊断的方法，能够诊断在接收路径的三级中出现的故障，并且可将该诊断结果用于系统的安全维护。