JP4740343B2 - 中継器の開ループ利得測定 - Google Patents
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Description
本出願は、2006年1月27日に出願され、参照によりここに組み込まれている米国仮出願第60/762,772号に対する優先権を主張する。
本発明は、無線周波数回路の測定および試験に関し、より詳細には、本発明は、信号中継局中に存在するような、不要な発振に資する状態を含む、ループ利得信号状態の測定および試験に関する。
ワイヤレス通信システムは、音声およびデータのような、さまざまなタイプの通信を提供するために広く展開されている。通常のワイヤレスデータシステムまたはネットワークは、1つ以上の共用リソースに対するアクセスを複数のユーザに提供する。システムは、周波数分割多重化(FDM)、時分割多重化(TDM)、コード分割多重化(CDM)、および他のもののような、さまざまな多元接続の技術を使用する。ワイヤレスネットワークの例は、セルラベースのデータシステムを含む。以下のものは、いくつかのこのような例である。(1)“デュアルモード広帯域スペクトル拡散セルラシステムに対するTIA/EIA−95−B移動局ベースの局互換性規格”(IS−95規格)。(2)“第3世代パートナーシッププロジェクト”(3GPP)と名づけられた協会により提供され、文書番号3G TS25.211と、3G TS25.212と、3G TS25.213と、3G TS25.214とを含む1組の文書中で具現化される規格(W−CDMA規格)。(3)“第3世代パートナーシッププロジェクト2”(3GPP2)と名づけられた協会により提供され、“cdma2000スペクトル拡散システムに対するTR−45.5物理層規格”中で具現化される規格(IS−2000規格)。(4)TIA/EIA/IS−856規格(IS−856規格)に準拠する高データレート(HDR)システム。
本発明は、単一ユーザおよび複数ユーザのワイヤレス通信システムや、フレーム化された、共用チャネルのワイヤレス通信システムを含むさまざまな通信システムにおいて、そして、CDMAプロトコルのようなさまざまなワイヤレスプロトコルを使用するシステムにおいて有用な中継器を提供する。本発明にしたがうと、フィードバック発振状態が検出され、中継器の利得が、発振状態の検出にしたがって調整される。
図1は、1つ以上の無線ネットワーク制御装置(RNC)102や、あるいは、基地局制御装置(BSC)またはノードBのようなローカル制御局や、時には基地局トランシーバシステムと呼ばれる、複数の基地局(BS)104Aないし104Cを使用するワイヤレス通信ネットワーク(以後“ネットワーク”)100の例を図示する図である。基地局104Aないし104Cは、それぞれ、基地局104Aないし104Cのサービスエリア108Aないし108C内にある、遠隔局またはワイヤレス通信デバイス(WCD)106Aないし106Cと通信する。例において、基地局104Aは、サービスエリア108A内のWCD106Aと通信し、基地局104Bは、サービスエリア108B内のWCD106Bと通信し、基地局104Cは、サービスエリア108C内のWCD106Cと通信する。
図2は、本発明にしたがって使用される中継器202を示す概略ブロック図である。中継器202は、サーバアンテナ204と、サーバデュプレクサ206と、ドナーデュプレクサ208と、ドナーアンテナ210とを含む。リバースリンク増幅器221は、入力リンク223により、サーバデュプレクサ206に接続され、出力リンク225により、ドナーデュプレクサ208に接続されている。フォワードリンク増幅器231は、フォワードリンク接続入力233により、ドナーデュプレクサ208に接続され、フォワードリンク接続出力235により、サーバデュプレクサ206に接続されている。サーバアンテナリンク241は、サーバアンテナ204をサーバデュプレクサ206に接続し、ドナーアンテナリンク243は、ドナーアンテナ210をドナーデュプレクサ208に接続する。リバースリンクおよびフォワードリンク増幅器221、231は、低ノイズ増幅器および電力増幅器のような、複数の増幅器として構成されていてもよい。
図4は、中継器の挙動を記述するために使用される基本的なRF増幅器シミュレータの概略ブロック図であり、基地局トランシーバサブシステム(BTS)403と、分波器405と、中継器407と、減衰器409とを含む。中継器407は、その出力を減衰器409に提供し、減衰器409の出力とBTSシミュレータ403の出力は、合計器の入力として利用され、合計器の入力は、次に、中継器407に提供される。中継器の挙動を試験するために、図4中で示したシステムを使用できる。A/Dにおける1量が、約1.5dBに対応する電力検出器を使用して、中継器の出力電力が測定される。中継器の利得が最小となるように、初期化ソフトウェアが、中継器の内部の減衰器を最大に設定することから開始する。ソフトウェアの制御は、例えば、1回に1dBのように、少量だけ減衰量(フォワードおよびリバースの両方)を減少させ、各減衰量の設定で10の電力読取値を収集するために休止する。
これらの曲線の傾斜が、不安定性のしきい値の計算に対する入力として使用される場合、1つの面倒な問題は、中継器において使用されるプログラム可能な減衰器の非線形性である。中継器の減衰量の設定に対する電力測定の平均化は、出力におけるノイズ変化の影響を減らすかもしれず、減衰器の範囲の変化のアーティファクトおよび差分非線形性の他の源は、出力に対して何らかの影響を有する。
図5は、中継器502を示す概略ブロック図であり、図5において、本発明にしたがって、開ループ安定性を制御する自動調整を実現できる。中継器502は、中継器202(図2)と類似の方法で機能し、サーバアンテナ504と、サーバデュプレクサ506と、ドナーデュプレクサ508と、ドナーアンテナ510と、入力リンク523によりサーバデュプレクサ506に接続され、出力リンク525によりドナーデュプレクサ508に接続されたリバースリンク増幅器521とを含む。フォワードリンク増幅器531が、フォワードリンク接続入力533により、ドナーデュプレクサ508に接続され、フォワードリンク接続出力535により、サーバデュプレクサ506に接続されている。サーバアンテナリンク541は、サーバアンテナ504をサーバデュプレクサ506に接続し、ドナーアンテナリンク543は、ドナーアンテナ510をドナーデュプレクサ508に接続する。
40mV/dBm*Pin(dBm)+2400mVの出力を提供し、これは、−50ないし−5dBmの入力範囲にわたる。減衰器の一例は、Weinschel 4216−63減衰器である。
マイクロプロセッサ585は、何らかの便利な方法で使用して、開ループ利得を制御でき、その結果、開ループ利得の安定性を確立する。1つの技術にしたがうと、開ループ利得の調整は、減衰量をインクリメントに調整し、利得を決定し、減衰量のインクリメントな調整の結果として利得における変化を決定することにより達成される。結果は、予め定められたインクリメントでのRF利得の変化である。これにより、マイクロプロセッサ585は、不安定性のしきい値を検出し、したがって、増幅器521または531を制御できる。
図8は、不安定性のしきい値の検出のためのアルゴリズムを描写するフロー図である。図8のフロー図中で描写されるアルゴリズムは、不安定性のしきい値の検出のために使用できる。
図9は、通信システム中で本発明を実現するために使用される信号増幅器における、ループ利得の測定のためのプロセス900を示すフローチャートである。開始(ステップ901)後、信号増幅器の利得測定値が取得される(ステップ903)。信号増幅器の利得の変化が導入され(ステップ905)、システムまたはループ利得の、結果として生じる、対応する変化の発振状態が検出される(ステップ907)。システムまたはループ利得の利得測定値の、結果として生じる、対応する変化の発振状態を使用して、利得の安定性に関する決定(ステップ908)が実施される。
IIRフィルタを無くし、新しい差分と、以前の値とを単に比較し、予め定められたしきい値(例えば、5dBまたはより大きい)より上のステップ変化を注視することにより、複雑さがより少ないアルゴリズムを実現してもよい。これは、IIR出力が、比較に対して使用されないことを除いて、図8中で描写したアルゴリズムと類似している。中継器が動作する環境次第では、どんなフィルタリングまたは他のタイプのもの(FIR、Boxcar、単純な平均化)も、適切ではない。
Claims (30)
- 通信システム中のループ利得を測定する方法において、
前記方法は、
信号増幅器の利得測定値を取得することと、
利得または入力電力の変化を前記信号増幅器に導入することと、
前記導入による前記利得測定値の変化に基づく発振状態を検出することと、
前記利得測定値の変化に基づく発振状態を使用して、利得の安定性を決定することとを含み、
前記利得または入力電力の変化を前記増幅器に導入することは、前記増幅器の入力に接続された減衰器の値を十分にディザーさせて、検出可能な電力変化を発生させることを含み、
前記導入による利得測定値の変化に基づく発振状態を検出することは、前記増幅器に接続された電力検出器を使用して、前記電力変化の量を決定することを含み、
利得の安定性を決定することは、前記電力変化が前記ディザーと類似した比例を有するかどうかを決定することを含み、前記電力変化が、前記減衰器のディザーよりも大きいケースでは、前記増幅器の利得を減らして、発振を防ぐことを含む方法。 - 前記減衰器の値をディザーさせることは、定期的に実行される請求項1記載の方法。
- 前記減衰器の値をディザーさせることは、ランダムに実行される請求項1記載の方法。
- 前記減衰器の値をディザーさせることは、ソフトウェア制御の下で、プロセッサにより実施される請求項1記載の方法。
- 前記減衰器の値をディザーさせることは、ハードウェア中で実現される請求項1記載の方法。
- 前記ハードウェアは、デジタル状態遷移機械を備える請求項5記載の方法。
- 前記ハードウェアは、アナログ回路を備える請求項5記載の方法。
- 増幅器を含む信号パス中のループ利得を測定するデバイスにおいて、
前記デバイスは、
利得または入力電力の変化を前記信号増幅器に導入し、前記増幅器の入力と通信する入力デバイスと、
前記増幅器の利得測定値を取得し、前記増幅器の出力と通信する検出器と、
前記導入による前記利得測定値の変化に基づく発振状態を検出し、前記利得測定値の変化に基づく発振状態を使用して利得の安定性を決定し、前記検出器と通信する制御回路とを具備し、
前記入力デバイスは、前記増幅器の入力の値を十分にディザーさせて、検出可能な電力変化を発生させることにより、利得または入力電力の変化を前記増幅器に導入し、
前記制御回路は、前記電力変化が前記ディザーと類似した比例を有するかどうかを決定することにより利得の安定性を決定し、前記電力変化が、前記減衰器のディザーよりも大きいケースでは、前記増幅器の利得を減らして、発振を防ぎ、
前記制御回路が、前記利得測定値の変化に基づく発振状態を検出することは、前記増幅器に接続された検出器を使用して、前記電力変化の量を決定することを含むデバイス。 - 前記入力デバイスは、減衰器を含む請求項8記載のデバイス。
- 前記検出器は、電力検出器を含む請求項8記載のデバイス。
- 前記増幅器の入力の値をディザーさせることは、定期的に実行される請求項8記載のデバイス。
- 前記増幅器の入力の値をディザーさせることは、ランダムに実行される請求項8記載のデバイス。
- 前記増幅器の入力の値をディザーさせることは、ソフトウェア制御の下で、プロセッサにより実施される請求項8記載のデバイス。
- 前記増幅器の入力の値をディザーさせることは、ハードウェア中で実現される請求項8記載のデバイス。
- 前記ハードウェアは、デジタル状態遷移機械を備える請求項14記載のデバイス。
- 前記ハードウェアは、アナログ回路を備える請求項14記載のデバイス。
- 信号増幅器を動作する方法のステップを実行するために、機械により実行可能な命令のプログラムを実体的に組み入れている、前記機械により読取り可能なプログラム記憶デバイスにおいて、
前記方法のステップは、
前記信号増幅器の利得測定値を取得することと、
利得または入力電力の変化を前記信号増幅器に導入することと、
前記導入による前記利得測定値の変化に基づく発振状態を検出することと、
前記利得測定値の変化に基づく発振状態を使用して、利得の安定性を決定することとを含み、
前記利得または入力電力の変化を前記信号増幅器に導入することは、前記信号増幅器の入力に接続された減衰器の値を十分にディザーさせて、検出可能な電力変化を発生させることを含み、
前記利得測定値の変化に基づく発振状態を検出することは、前記増幅器に接続された電力検出器を使用して、前記電力変化の量を決定することを含み、
前記利得の安定性を決定することは、前記電力変化が前記ディザーと類似した比例を有するかどうかを決定することを含み、前記電力変化が、前記減衰器のディザーよりも大きいケースでは、前記増幅器の利得を減らして、発振を防ぐことを含むプログラム記憶デバイス。 - 前記減衰器の値をディザーさせることは、定期的に実行される請求項17記載のプログラム記憶デバイス。
- 前記減衰器の値をディザーさせることは、ランダムに実行される請求項17記載のプログラム記憶デバイス。
- 前記減衰器の値をディザーさせることは、ソフトウェア制御の下で、プロセッサにより実施される請求項17記載のプログラム記憶デバイス。
- 前記減衰器の値をディザーさせることは、ハードウェア中で実現される請求項17記載のプログラム記憶デバイス。
- 前記ハードウェアは、デジタル状態遷移機械を備える請求項21記載のプログラム記憶デバイス。
- 前記ハードウェアは、アナログ回路を備える請求項21記載のプログラム記憶デバイス。
- 増幅器を含む信号パス中のループ利得を測定するシステムにおいて、
前記システムは、
前記増幅器の利得測定値を取得する手段と、
利得または入力電力の変化を前記増幅器に導入する手段と、
前記導入による前記利得測定値の変化に基づく発振状態を検出する手段と、
前記利得測定値の変化に基づく発振状態を使用して、利得の安定性を決定する手段とを具備し、
前記利得または入力電力の変化を前記増幅器に導入する手段は、前記増幅器の入力に接続された減衰器の値を十分にディザーさせて、検出可能な電力変化を発生させる手段を備え、
前記利得測定値の変化に基づく発振状態を検出する手段は、前記増幅器に接続された電力検出器を使用して、前記電力変化の量を決定する手段を備え、
前記利得の安定性を決定する手段は、前記電力変化が前記ディザーと類似した比例を有するかどうかを決定し、前記電力変化が、前記減衰器のディザーよりも大きいケースでは、前記増幅器の利得を減らして、発振を防ぐ手段を備えるシステム。 - 前記ディザーさせる手段は、前記減衰器の値のディザーを定期的に実行するように構成されている請求項24記載のシステム。
- 前記ディザーさせる手段は、前記減衰器の値のディザーをランダムに実行するように構成されている請求項24記載のシステム。
- 前記ディザーさせる手段は、ソフトウェア制御の下で、プロセッサにより実現される請求項24記載のシステム。
- 前記ディザーさせる手段は、ハードウェア中で実現される請求項24記載のシステム。
- 前記ハードウェアは、デジタル状態遷移機械を備える請求項28記載のシステム。
- 前記ハードウェアは、アナログ回路を備える請求項28記載のシステム。
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