SE512115C2 - Testsändare samt förfarande för tillverkning av en mobil testsändare för ett mobiltelekommunikationssystem - Google Patents

Description

lO 15 20 25 2 Eftersom antalet användare av mobila telefonsystem inomhus ökar, ökar även beho- vet för bra planering av inomhuscellerna.

Därför bör antennplaceringen verifieras före installationen av hela systemet. Det be- hövs därför ett verifieringssystem som möjliggör snabb och enkel verifiering av pla- ceringen av antenner till låg kostnad, men som trots detta ger ett tillförlitligt resultat.

Det är möjligt att veiifiera cellplanen före installationen av antennerna genom att använda en kontinuerlig våg-sändare och -mottagare (Continuous Wave - CW), som använder radiofrekvens- (RB) signaler. Testsändaren placeras där basstationen eller antennen skall placeras och signalen från testsändaren registreras på olika platser med hjälp av en testmottagare.

I dag finns ett antal av testenheter för radionät för utomhusanvändning, t. ex. PCS-20 och Cell-20 fiån Moffet, Larson & Johnson, Inc. (MLI) eller TS9953 från Rohde & Schwarz. Alla dessa testenheter är rätt stora och tunga, typiskt 10-30 kg och otymp- liga att flytta nmt och är därför inte lämpade för inomhusanvändning.

De är också relativt dyra och kräver stor manuell arbetsinsats, vilket begränsar anta- let testsändare som kan användas.

En testsändare från MLJ avsedd för inomhusanvändning har en uteffekt på upp till IW och väger 0,7 kg.

Alla de ovan nämnda testsändarna sänder endast en kontinuerlig våg, utan någon in- formation modulerad på den. Signalen fiån en sådan testsändare kan därför inte sär- skiljas från andra signaler, vilket orsakar problem i områden där signaler fiån andra signalkällor också förekommer. När man testar en antennkonfiguraüon inomhus är det önskvärt att kunna testa hela konfigurationen i en operation. Detta förutsätter att 10 15 5:12 ”115 3 signalerna från de olika testsändama kan särskiljas från varandra, vilket är omöjligt om varje sändare endast sänder ut en kontinuerlig våg.

En kontinuerlig våg-sändare från Rohde & Schwarz, TS9953 kan kombineras med GSM-testutrustning TS9951 eller TS9958. Denna testutrustning simulerar GSM nedlänkssignaler, vilka moduleras på den kontinuerliga vågen och sänds. På detta sätt kan varje sändare fås att sända en unik signal. Två enheter behövs därför. Sän- daren är monterad i en ställning och det är omöjligt för en person att transportera den. Uteffekten kan sättas till 20, 50 eller 100 W och den är klar olämplig för inom- husanvändning.

När man testar en antenn- eller basstationskonfiguration används vanligtvis endast en testsändare. Denna testsändare placeras på den plats där man planerar ställa en antenn. Testsändaren, som är ganska tung, måste transporteras till platsen och an- tennen måste installeras. Signalstyrkan på olika platser omkring antennen mäts.

Testsändaren flyttas så till en ny plats, antennen installeras och mätningar görs igen.

Det är inte lämpligt, av praktiska och ekonomiska orsaker, att använda mer än en testsändare åt gången. I praktiken testas därför aldrig antennkonfigurationen som helhet.

Krafttillförseln är också ett problem: antingen måste en adapter användas för att an- sluta till näturtaget eller ett batteri måste användas, som i sig är tungt och har be- gränsad kapacitet.

Sammanfattning av uppfinningstanken Det är ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla en celltestanordning för cellulära telekommunikationssystem, som är enkel att använda.

Det är ett annat syfte med uppfinningen att tillhandahålla en celltestanordning for cellulära telekommunikationssystem som är lämpad för användning inomhus.

UI 10 15 Det är ytterligare ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla en celltestanordning som tillåter testning av hela antennkonfigurationen i en operation.

Det är också ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla en celltestanordning för cellulära telekommunikatíonssystem som är enkel att förflytta.

Det är vidare ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla en celltestanordning för cellulära telekommunikationssystem som möjliggör en mycket exakt placering av antenner för optimering av antennfördelningen.

Det är även ett syfte med uppfmningen att tillhandahålla en celltestanordning för cellulära telekommunikatíonssystem som är flexibel och billig järnförd med kända celltestanordníngar.

Dessa och andra syften uppnås enligt den föreliggande uppfinningen genom en test- sändare för mobila telekommunikationssystem innefattande basstationer vilka sän- der i ett nedlänksfiekvensband och portabla enheter för mottagning och sändning, vilka sänder i ett upplänksfiekvensband, vilka portabla enheter vardera innefattar ett hölje, en sändardel och en mottagardel, varvid sändardelen innefattar en mikrofon, en kodningsenhet, en samrnanlagringsenhet, en moduleringsenhet, en sändarenhet anpassad till upplänksfrekvensbandet, och en antenn, varvid testsändaren innefattar en enhet för att alstra ett dataflöde, en moduleringsenhet av en typ som används i de portabla enheterna och en sändarenhet anpassad till nedlänksfrekvensbandet.

I en föredragen utforingsform irmefattar testsändaren också en kanalkodningsenhet av en typ som används för de portabla enheterna och en sammanlagririgsenhet av en typ som används for de portabla enheterna. Den kan vara inbyggd i ett hölje av en typ som används för de portabla enheterna och kan vara anslumingsbar till all stan- 10 15 :5121151-4 5 dardkringutrustning som används med de portabla enheterna, såsom batterier, för- stärkare och antenner.

I en föredragen utföringsform är den mobila testsändaren baserad på en standard- mobiltelefon, vilken modifieras så att den kan utföra de fimktioner som krävs av en testsändare.

Uppfinningsidén kan tillärnpas på alla typer av mobiltelefoner, innefattande Time Division Multiple Access (TDMA) Code Division Multiple Access (CDMA) och Frequency Division Multiple Access (FDMA).

Uppfinningen medför följande fördelar: Den mobila testsändaren är liten, lätt, enkel att flytta och kan användas med stan- dardtillbehör för mobiltelefoner, dvs. den är lätt att använda vid faltmämingar.

Det är möjligt att ändra innehållet i den sända signalen, så att signalen kan identifie- ras även i ett område med många olika signalkällor.

Signalen som alstras av den mobila testsändaren är samma signal som sänds ut av en basstation och kommer därför att uppfattas som en basstation av en mobiltelefon, vilket möjliggör mätningar med standardmätverktyg för radionät.

Den låga kostnaden och det lilla formatet för den mobila testsändaren enligt upp- finningen, och möjligheten att variera den utsända signalen möjliggör användning av flera mobila testsändare på samma gång och möjliggör därför testning av hela kom- binationen av antenner i en operation. De gör det också lätt att ändra placeringen för en eller flera antenner under test. 10 15 20 25 Standardkringutrustriing för mobiltelefoner, såsom batterier och antenner, kan an- vändas tillsammans med den mobila testsändaren.

Mottagarfunktionerna i en mobiltelefon kan användas för att göra testsändaren till en kombinerad sändare och mottagare.

En anordning som kan imitera en broadcastsignal på en styrkanal från en basstation kan användas för att generera händelser (events) i en befintlig mobiltelefonrniljö för teständamål. Den mobila testsändaren kan fungera som en portabel radionätscell för teständamål.

Ett användargränssnitt tillhandahålls på ett enkelt sätt med användning av mobiltele- fonens standarddisplay och tangenter, eller genom att ansluta den mobila testsända- ren till en persondator innefattande styrmjukvara.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Figur 1 visar grundprincipen för kommunikation mellan en basstation, eller en antenn, och en mobilterminal; Figur 2A och 2B visar principema fór TDMA- resp. FDMA-komrnunikafion; Figur 3 visar grundstrukturen för en TDMA-rarn; Figur 4A-4E visar gnmdstrukturen för olika typer av skurar enligt TDMA- signalering; Figur 5 visar principema för överföringen av de viktigaste styrkanalerna enligt TDMA-signalering, med GSM som exempel; Figur 6 visar principema för signaleringen fiân basstationen till den mobila terminalen enligt CDMA-sigrialexing; Figur 7A är en schematisk ritning av en mobiltelefon med dess komponenter; Figur 7B är en schematisk ritning av en mobiltelefon modifierad till en testsända- re enligt en första utföringsform av uppfinningen; 10 512115 7 Figur 7C är en schernatisk ritning av en mobiltelefon modifierad till en testsända- re enligt en andra uüöringsfonn av uppfinningen; Figur 8 är en schematisk ritning av en byggnad där en antennkonfigtirafion skall testas enligt uppfinningen; Figur 9 är ett flödesschema av de åtgärder som skall utföras för att testa en an- temikonfigiiration enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av utfóringsformer Enligt uppfinningen används en eller flera mobila testsändare i stället för basstatio- ner, eller antenner anslutna till en basstation, för att testa konfigiirationen av bassta- tioner eller antenner, innan installationen fullföljs.

Som en mobil testsändare kan en vanlig mobiltelefon lämpad för användning i det aktuella frekvensbandet användas, med vissa modifieringar i hård- och mjukvara som kommer att beskrivas nedan. Vilken som helst typ av antenn, rundstrålande el- ler enkeliiktad kan anslutas till den mobila testsändaren enligt uppfinningen, genom den vanliga externa antennanslutningen.

Figur 1 visar överföringen mellan en basstation l och en mobil terminal 3 i ett mo- biltelefonnät. Överföringsrikmingen från basstationen l till den mobila terminalen 3 kallas nedlänks- eller framåtriktningen. Överföringsriktriingen från den mobila ter- minalen 3 till basstationen 1 kallas upplänks- eller bakåtriktningen. Vanligtvis an- vänds olika frekvensband för nedlänks- och upplänksöverföring. Detta kallas Frequency Division Duplex (F DD). Tiine Division Duplex (TDD), där samma fie- kvenser används i båda riktningarna, men till olika tider, används sällan.

För tre viktiga TDMA-system visas fi-ekvensema för nedlänks- resp. upplänksöver- föring i tabellen nedan: GSM DCS 1800 PCS 1900 Upplänk 890 - 915 MHz 1710 -1785 MHz 1850 - 1910 MHz 10 Nedlänk 935 - 960 MHz 1805 - 1880 MHz 1930 - 1990 MHz North American Digical Cellular-standarderna använder följande frekvensband för CDMA och TDMA i cellulära system resp. PCS-system: Cellulärt PCS Upplänk 824-849 MHz 1850-1910 MHz Nedlänk 869-894 MHz 1930-1990 lVfl-lz Exempel på ett FDMA-system är de nordiska mobiltelefonsystemen (NMT), NMT 450 och NMT 900, vilka använder följande frekvenser: NMT 450 NMT 900 Upplänk 453-458 lvfi-IZ 890-915 NIl-lz Nedlänk 463-468 MHz 935-960 MHz Praktiskt taget alla mobiltelefoner är därför anpassade för sändning i ett frekvens- band, upplänksfrekvensbandet och mottagning av signaler i ett annat fiekvensband, nedlänksfrekvensbandet. Signalfomiaten som används är inte heller nödvändigtvis de samma i båda riktnjngama. Enligt uppñnningen måste mobiltelefonen, för att fimgera som en mobil testsändare, modifieras så att den kan sända i nedlänksfre- kvensbandet, dvs. den måste kunna simulera en basstatíon, eller en antenn. Den måste åtminstone kunna sända en signal i nedlänksfrekvensbandet. I en föredragen utföringsform kan den mobila testsändaren sända en eller flera av styrsignalema som används i nedlänkssignaleringen. Modifieringarna som behövs beskrivs i mer detalj i det följande.

Figur 2A visar grundprincipen för signalering i ett FDMA-system. En bärfrekvens tilldelas varje förbindelse mellan en basstation och en mobil terminal, 10 20 25 512 1,15 9 Figur 2B visar grundprincipen för signalering i TDMA-systern. Ett antal kanaler, vanligtvis åtta, delar samma bärfrekvens med hjälp av tidsmultiplexing.

Figurema 2A och 2B visar endast nedlänlcskanalen. I båda fallen finns en motsva- rande uppsättning kanaler i upplänksñktriirigen.

I det följande kommer signaleringsprinciperna i TDMA-system och CDMA-system att beskrivas i mer detalj.

Signalering i TDMA-system I TDMA-system är varje bärfrekvens indelad i ett antal tidluckor. I detta exempel, såsom visat i figur 2B, finns åtta tidluckor, TSO, TS1, TS7 _ Dessa åtta tidluckor utgör en TDMA-ram såsom visat i figur 3. 26 eller 51 ramar utgör en multiram.

Samma tidlucka i en sekvens av ramar, tex. tidlucka nummer 0 i alla ramar, kallas en fysisk kanal.

En fysisk kanal kan användas, vid olika tidpunkter, för att överföra olika logiska ka- naler. Logiska kanaler kan vara antingen trafikkanaler som överför nyttolast eller styrkanaler som överför olika typer av styrinformation. Ett telefonsamtal använder en fysisk kanal för överföring i varje riktning så länge samtalet pågår.

Informationen på styrkanalerna överförs i skurar Guursts). En skur innefattar infor- mationen i samma tidlucka i en sekvens av ramar av förutbestämd längd. De olika typerna av skurar visas, något förenklade, i figurerna 4A-4E.

Figur 4A visar en normal skur (”normal burst”) som används för att överföra infor- mation i trafikkanaler och vissa styrkanaler, såsom BCCH och PCH. De första åtta bitama är svansbitar (tail bits - TB) vilka betecknar en startpunkt. Den följande bit- sekvensen bär lcrypterade data eller tal. Därefter följer en anpassningssekvens, dvs. ett specificerat bitmönster som används av utjämnare för att skapa en kanalmod och 10 15 115 10 en ny sekvens med krypterade data eller tal. De sista åtta bitarna är svansbitar, vilka denna gång betecknar en slutpunkt. Svansbitama är alltid satta till 0, 0, O.

Figur 4B visar frekvenskorrigeringsskureri, vilken används för frekvenssynkronise- ring av den mobila terminalen. Åtta svansbitar TB följs av en sekvens av fasta bitar och ytterligare åtta svansbitar TB.

Figur 4C visar synlcroniseringsskuiren, vilken används för synkronisering av den mobila tenninalen. Den innehåller åtta svansbitar TB, en sekvens av krypterade bi- tar, en lång synkroniseringssekvens, ytterligare en sekvens av krypterade bitar och ytterligare åtta svansbitar. De krypterade sekvenserna överför informationen TDMA-rarnnurrimer (frame number - FN) och basstationsidentitet (Base Station Identity Code - BSIC).

Figur 4D visar accesskuren, vilken används för upplänkssignalering vid random ac- cess och handover access. Accesskuren innehåller åtta svansbitar TB följda av en synkroniseringssekvens, en sekvens av krypterade bitar och ytterligare åtta svansbi- tar TB.

Figur 4E visar en tom skur (”dummy burst”) vilken överförs på BCCH- bärfrekvensen när ingen annan information skall överföras pâ denna frekvens. Åtta svansbitar TB följs av en sekvens av blandade bitar, en anpassningssekvens, ytterli- gare en sekvens med blandade bitar och ytterligare åtta svansbitar TB. Den tomma skuren innehåller ingen information.

De logiska kanalerna som är relevanta för uppfinningen är följande: Broadcast Control Channel (BCCH) och Paging Charmel (PCH) överförs som nor- mala skurar, enligt figur 4A. BCCH innehåller allmän information om cellen och PCH används för att söka en mobil terminal.

Frequency Correction Charme! (FCCH) används för frekvenskonigering och består av upprepade frekvenskorrigeringsskurar enligt figur 4B.

Synchronization Channel (SCH) används for synkronisering av ramar och identifie- ring av sändar/mottagarstationen. Den består av upprepade synkroniseringsskurar som visade i figur 4C.

I viloläge innehåller nedlänksöverföringen, dvs. från basstationen till den mobila terminalen, vanligtvis normala skurar (BCCH och PCH), frekvenskonigeringsskurar (FCCH), synkroniseringssloarar (SCH) och tomma skurar.

En mobil terminal kan vanligtvis endast sända normala skurar och accesskurar. En- ligt en föredragen utföringsform av uppfinningen sätts den mobila testsändaren i stånd att sända fyra kanaler: BCCH, PCH, FCCH och SCH.

Figur 5A visar principema för nedlänks styrsignalering som görs i tidlucka 0 av ka- nalen co enligt GSM-protokollen. Den fysiska kanalen som definieras av denna tid- lucka innefattar följande kanaler: FCCH, SCH, BCCH, som definierade ovan, och den gemensamma styrkanalen Common Control Channel (CCCH) som innefattar PCH.

Figur 5B visar mappningen av styrkanalerna FCCl-I, SCH, GCCH och CCCH i en icke-kombinerad cell i GSM, som ett exempel på ett TDMA-system. En FCCH-ram följs av en SCH-ram, fyra BCCH-ramar och fyra CCCH-ramar. Därefter kommer följande mönster fyra gånger: en FCCH-ram, en SCH-ram, fyra BCCH-ramar och fyra CCCH-rarnar. Sekvensen avslutas med en ledig (idle) ram.

Sígnalering i ett CDMA-system 10 15 _512,1.15 12 l CDMA-signalering används störningslilcnande bärvågor för att reducera de negati- va effektema av interferens mellan användare i nätet.

För att åstadkomma denna störningslilcriande bärvåg sprids en vanlig vågfonn ge- nom att multipliceras med en binär pseudostömingssekvens av il i sändaren innan den sänds ut. I mottagaren multipliceras den mottagna signalen med en kopia av den binära :bl-sekvensen för att få tillbaks ursprungssignalen.

Före sändning sprids både framåt- och bakåtsignaler med hjälp av vissa koder, här kallade kortkoder, i kvadratur, dvs. fiån ett enskilt binärt bitflöde alstras två binära sekvenser, en i fas och en i kvadratur, genom mod 2-addition av sekvensema av pseudo-stöming i form av kortkoder.

I allmänhet antas i mobiltelefoni att den utsända eiïekten från en basstation eller en mobil terminal är konstant. Den mottagna eiïekten för en användare som befinner sig nära en basstation och en användare som befirmer sig längre bort kan då skilja sig kraftigt åt. Signal/stöming-törhållandet för olika användare kan då variera med flera tiotals decibel. För att alla användare skall få ett acceptabelt signal/stömirig- förhållande, skulle spridningsbandbredden behöva vara mycket stor, vilket skulle reducera effektiviteten i frekvensbandet så mycket att CDMA-telcniken inte skulle kunna användas kommersiellt.

Lösningen på det ovan nämnda problemet är att styra den utsända effekten på ett så- dant sätt att den mottagna effekten från alla användare är i huvudsak lika. Om den mottagna effekten styrs kan abonnentema dela samma frekvensband utan att orsaka för stark interferens.

För att reducera den genomsnittliga utsända effekten kan diskontinuerlig sändning användas. 10 15 5 12 1, 1 5 13 Nedlärikssignalering Flera användare kan dela en bärfrekvens. En bärfrekvens kan innehålla upp till 64 logiska kanaler, var och en använd av en nätanvändare. För att undvika interferens mellan användare görs kanalema inbördes ortogonala.

I nedlänksiiktriingen finns tre styrkanaler (overhead) i tillägg till trafikkanalema; nämligen pilotkanalen, synkroniseringskanalen och sökkanalen (paging charmel).

Pilotkanalen används som en demoduleringsreferens för de mobila terminaler-na och för handovernivâmämingar. Den består av rena kortkoder och innehåller ingen in- formation. Den relativa amplituden av pilotkanalsignalen och dess rumsliga fördel- ning måste styras noggrant eflersom de styr handovergränserna mellan basstationer.

Alla stationer använder samma kortkod. Pilotsignalema från olika stationer skiljer sig därför från varandra endast genom sina faser.

Synkroriiseiingskanalen innehåller ett upprepat meddelande som identifierar statio- nen och pilotsekvensens absoluta fas och överför tidgivnings- och systemkonfigura- tionsinfomiation till de mobila terminalerna.

Sökkanalen används för kommunikation med mobila terminaler när de inte är an- slutna till en trafikkanal. Dess viktigaste syfte är att överföra meddelanden om in- kommande samtal till de mobila tenninalerna.

Trafikkanaler tilldelas dynamiskt på begäran från en mobil tenninal. Sökkanalen an- vänds för att informera den mobila teiminalen om vilken trafikkanal som skall an- vändas. Trafikkanalen innefattar också en effektstyiningssubkanal. 10 15 25 512115 14 Figur 6 visar principerna för att alstra en nedlänkssignal enligt CDMA-standard. En pilotkanalsignal, med ursprimg i ett pseudostömingskodsekvenskort PNB har två komponenter: en komponent i fas PC-I och en komponent i kvadraturfas PC-Q.

En synkroniseringskanalsigrral SC, en sökkanalsignal PG och ett antal trafikkanal- signaler T1,...,Tn genomgår först viss behandling innefattande kodning och sam- manlagring, vilken utförs i en eller flera processorenheter PU, och överförs sedan till en av en grupp om 64 Walsh-funktioner W1, W2,...,Wn för att göra kanalerna inbördes ortogonala. Walsh-funktionerna gör kanalerna fullständigt separerbara i mottagaren och reducerar interferensen mellan användare i samma cell till huvud- sakligen nollnivå.

Varje signal SC, PG, Tl,...,Tn sprids sedan av en kortkod med en komponent (I) i fas och en annan (Q) i kvadratur, för att skapa enl- och en Q-komponent, SC-I och SC-Q, PG-I och PG-Q, Tl-I och Tl-Q, osv. I- respektive Q-komponentema av alla signalerna PC, SC, T1,...Tn adderas så i en adderarenhet ADD och ger en signal med en I-komponent 1,0. och en Q-komponent Qm, som sänds ut från basstationen.

Upplänkssiggalering Bakåt- eller upplänkskanalen i CDMA innefattar 242-1 logiska kanaler, vardera per- manent och unikt associerad med varje mobil terminal. Varje mobil terminal använ- der alltid den tilldelade logiska kanalen när den sänder trafik till basstationen.

Processen att alstra en bakåtsigrral innefattar följande frmktioner: o Kodning och sammanlagring av informationssignalen v Ortogonal moduler-ing av signalen 0 Separation av användare. Ortogonalitet används inte för att separera användarna.

I stället används en spridningskod med mycket lång period. Korrelationen mellan kanalema är därför inte noll, men tillräckligt liten. 10 25 512 :115 15 0 Spridning. Varje bakåtkanal i CDMA sprids både av den kanalunika långa koden och av kortkoden som har I- och Q-komponenter. Spridningen av denna signal, är därför i kvadratur, liksom framåtsignalen.

De två resulterande bitströmmarna verktormoduleras på bärvågen. Q- komponentrnodulationen fórdröjs för att reducera enveloppmodulationen av bärvâ- gen, vilket reducerar prestandalaaven på effektförstärkarna i de mobila tenninalerna.

Hårdvaruändringar Enligt uppfinningen måste den mobila tenninalen, för att kunna användas som en mobil testsändare, modifieras så att den kan sända uti den mobila tenninalens mot- tagningsband i vilket basstationema vanligtvis sänder. Med andra ord måste den mobila tenninalen överföra i frekvensbandet, och med signalformaten, som används för nedlänkssignalering i stället för upplänkssignalering, för vilken den är anpassad.

Med GSM som exempel måste den mobila terminalen anpassas att sända ut åtmins- tone FCCH och SCH och företrädesvis även BCCH och PCH på standard nedlänks- frekvenser. FCCH- och SCH-signalerna behövs för att åstadkomma en unik identifi- erbar signal. BCCH- och PCH-signalerna behövs for att få en annan mobil terminal att låsa på signalen från den mobila testsändaren automatiskt. Om endast FCCH och SCH används kan endast signaleffekten mätas. För att fimgera som testcell måste den mobila testsändaren också sända ut BCCH och PCH.

I ett FDMA-system måste också frekvensbandet och styrkanalerna som sänds ut ändras. I allmänhet behövs samma hårdvamändringar som för ett TDMA-system. I tillägg måste ett duplexfilter bytas ut eller tas bort.

I ett CDMA-system, såväl som för TDMA eller FDMA måste frekvensbandet bytas och den mobila terminalen anpassas för att sända ut samma styrkanaler som används för nedlänkssignalering, dvs. åtminstone en av pilotkanalen, synkroniseringskanalen 10 15 25 512115 16 och sökkanalen. Denna flerkodsmodulation ställer högre krav på efiektförstärkaren i testsändaren, vilket kan medföra att flera hårdvanrändringar behövs.

Till exempel för tre av Ericssons TDMA-telefoner GH388, PH3 88 och CH388 med- för detta följande hårdvamändringar: 0 ändring av sändaroscillatom till en ny oscillator som täcker det nya frekvensban- det, och 0 att en resonanskrets tas bort för att möjliggöra en ny intem mellanfrekvens för sändning.

I vissa telefoner kan mottagaren tas bort eller deaktiveras för att hindra att mottaga- ren belastar utsignalen från sändaren på ett oönskat sätt. I Ericssons mobiltelefon för GSM, GH388, görs detta genom att ta bort en kopplingskapacitans på mottagarin- gången.

I anslutning till dessa hårdvaruändringar måste vissa mjukvamändringar på låg nivå göras för att möjliggöra för telefonen att sända i nedlänksfrekvensbandet. I de ovan nämnda ericssontelefonema irmebär detta följande ändringar: 0 Indatat till frekvenssyntetiseraren måste ändras så att det motsvarar de nya sänd- ningsfrekvenserna. 0 Den nya intema mellanfrekvenscn för sändning kräver modifierad programmering av lF-ASICen, dvs. nya värden måste programmeras till den faslåsta slingan för IF. 0 För att undvika överhettning av elïektíörstärkaren när man sänder på alla åtta tidluckoma i en TDMA-ram måste den mobila terminalen även programmeras för en lägre maximal uteffektnivå, ca 0,5 W.

En mobiltelefon konstrueras för att överföra information i en tidlucka och vara tyst under återstoden av ramen, vilket normalt är sju tidluckor. När den används som en mobil testsändare sänds företrädesvis information ut på alla åtta tidluckor, så att den UI 10 512115 17 totala uteffekten ökar. Det är möjligt att sända ut endast på en av de åtta tidluckorna, men användandet av alla åtta underlättar för testanordningama att detektera signa- lerna från testsändaren och gör signalstyrkemätrringarrra noggrannare.

Figur 7A är en schematisk ritning av en mobiltelefon för ett TDMA-system med dess komponenter. Mobiltelefonen innefattar en sändardel och en mottagardel. Sän- dardelen innefattar en mikrofon 101 som registrerar tal.

Mikrofonen 101 är ansluten till en analog/digital-omvandlare 103 som omvandlar talet till digital form. A/D-omvandlaren 103 är ansluten till en talkodnings- och segmenteringsenhet 105. En dataalsuingsenhet 106 används för att alstra data, tex. för teständamål. Utsignalen från talkodnings- och segmenteringsenheten 105, eller från dataalstringsenheten 106, passerar genom en kanalkodningsenhet 107 till en skurformaterings- chifiírerings- och samrnanlagringsenhet 109. Från denna enhet 109 matas data till en modulatorenhet 111 och därefter till sändarenheten 112 som mo- dulerar talet på en bärvåg. Den modulerade vågen sänds genom antennen 113. l mottagardelen mottar en mottagar- och demodulatorenhet 115 signaler från anten- nen 113 och hämtar signalen som har modulerats på bärvågen. Signalen som fås på detta sätt utjämnas i en Viterbi-utjärnnare 117 och dechiffreras och separeras (de- interleave) i en dechiffierings- och separationsenhet 119, innan det skickas till Vi- terbi-avkodning och talavkodning i en Viterbiavkodningsenhet 121 resp. en talav- kodningsenhet 123. Den resulterande talkodade signalen konverteras från en digital till en analog signal i en D/A-omvandlare 125 och överförs till högtalaren 127. Om testdata har mottagits matas datat i stället från Viterbiavkodningsenheten 121 till dataalstringsenheten 106.

Figur 7B är en schematisk ritning av en mobiltelefon modifierad enligt uppfinning- en. Hela mottagardelen, inklusive mottagarenheten 114, demodulatorn 115, Viterbi- utjärrmaren 117, dechiffierings- och separationsenheten 119, Viterbi- .a st milt! lll-ll 10 15 20 5,12 _1 15 is avkodningsenheten 121 och talavkodningsenheten 123 och D/A-omvandlaren har tagits bort eller deaktíverats. I några telefoner kan det vara nödvändigt att ta bort mottagardelen eftersom den annars skulle belasta utsignalen på ett olämpligt sätt. I andra telefoner kan det vara tillräckligt att deaktivera mottagardelen utan att ta bort den.

I sändardelen används inte mikrofonen 101, A/D-omvandlaren 103 och segmente- rings- och talkodningsenheten 105.

Ett dataflöde alstrat av en dataalstrande enhet 106' matas i stället direkt till kanal- kodningsenheten 107 från vilken den passerar genom sammanlagrings- chiffrerings- och skurformateringsenheten 109. Den dataalstrande enheten 106' kan innefatta samma hårdvara som den dataalstrande enheten 106 i figur 7A, men mjukvaran måste ändras så att den nya typen data alstras. Enheterna 107, 109 är de samma som skulle ha använts i en mobiltelefon, förutom att chifireringfunlctionen i detta sam- manhang kan slopas. Sändarenheten 112 från figur 7A har ersatts med en sändaren- het 112' anpassad till nedlänksfrekvensbandet.

En CDMA-telefon innefattar också en sändardel och en mottagardel vilka utför i huvudsak samma fimktioner som i en TDMA-telefon, men anpassade till funktio- nema som krävs enligt CDMA-standarden. Till exempel skulle en CDMA-telefon i stället för sammanlagrings- chiffrerings- och skurformateringsenhet 109 innefatta en sammanlagrings- chiffrerings- och spridningsenhet. Ändiingarna som skall göras är i huvudsak de samma som beskrivits för en TDMA-telefon i anslutning till figurema 7A och 7B.

Såsom förklarat ovan kan det vara nödvändigt i vissa mobila testsändare att ta bort mottagardelen från mobiltelefonen. I andra kan den behållas, och den mobila test- sändaren kan fimgera som en mobil testsändare/mottagare. 10 15 512.115 19 Om den mobila testsändaren innefattar en mottagardel av samma typ som vanligtvis finns i en mobiltelefon kan denna mottagardel användas för att motta signaler i nedlänksfrekvensbandet, dvs. signaler utsända från en basstation, eller från en test- sändare. Dessa signaler kan användas för att ställa in den mobila testsändarens refe- rensfrekvens. Detta behövs om en testsändare skall kunna motta signaler både från testsändaren och, t. ex. från en basstation. I detta fall måste dessa signaler ha en mycket exakt frekvens för att mottagaren skall kunna demodulera signalema utan en tidskrävande synkroniseringsprocedur för varje signal. Mobiltelefoner har inte sam- ma precision som basstationer när de väljer en sändningsfrekvens. Den mottagna signalen från basstationen kan därför användas för att ställa in frekvensen hos den mobila testsändaren.

Mottagningsfunktionen kan också användas för att upptäcka vilka kanaler som redan används av andra sändare och att välja en ledig kanal att sända på. Både frekvens- inställningsfunktionen och kanalvalsfimktionen kräver ny mjukvara jämfört med den som finns i en mobiltelefon.

Mottagardelen kan behöva kopplas in när den skall användas och kopplas ur när testsändaren skall sända. De flesta mobiltelefoner i dag har en sådan omkopplings- funktion mellan sändning och mottagning, som kan användas.

Figur 7C visar ett exempel på en mobil testsändare som även innefattar en motta- gardel. Som tidigare används TDMA som exempel.

Sändardelen är den samma som visas i figur 7B. Ett dataflöde alstras av data- alstringsenheten 106' och matas till kanalkodningsenheten 107, varifrån den passe- rar genom sammanlagrings- chiffierings- och skurformateringsenheten 109. Enhe- terna 107, 109 är de samma som skulle användas i en mobiltelefon, förutom att chififreringfunlctionen kan slopas i detta sammanhang. Sändarenheten 112” är anpas- sad till nedlänksfrekvensbandet, intear-iii ...att . . 10 Mottagarenheten innefattar en mottagarenhet 114 som mottar inkommande signaler från antennen 113 och en demodulatorenhet 115 som mottar signalen som har mo- dulerats på bärvågen.

Viterbi-utjämnaren 117, dechiffrerings- och separationsenheten 119 och Viterbi- avkodnjngsenheten 121 kan behållas som de Efter Viterbi-avkodning matas den mottagna signalen till dataalstringsenheten l06°, i vilken den kan utvärderas. Den mottagna frekvensen kan till exempel användas för att ställa in sändningsfrekvensen för testsändaren, såsom förklarat ovan, eller för att avgöra om det finns andra bas- stationer i närheten och på vilka kanaler och frekvenser de sänder.

Talavkodningsenheten 123, D/A-omvandlaren 125 och högtalaren behövs inte i denna utföringsform.

Med vissa ändringar kan den mobila testsändaren/mottagaren anpassas för att motta i upplänksfrekvensbandet, dvs. att motta signaler utsända från mobiltelefoner. I detta fall måste mottagarenheten 114 anpassas för att motta signaler i upplänksfrekvens- bandet, vilket förutsätter både hård- och mjukvanrändringar. Mottagaroscillatorn och frekvensfiltren måste ersättas av liknande enheter anpassade till det nya fie- kvensbandet. Testsändaren kan så simulera en talförbindelse med en mobiltelefon eller en testsändare, vilket gör den till ett flexiblare verktyg än testsändaren utan mottagningsfunktion som beskrivits ovan. Flera fimktioner kan testas och flera olika typer av testutrustníng kan användas tillsammans med testsändarenl-mottagaren.

Den kan också användas för att mäta trafiktätheten, t. ex. genom att ställa in en sän- dare till en annan LAC än den som används i resten av det kringliggande nätet. En annan möjlighet är att avläsa trafikkanalemas frekvenser och tidluckor för normala celler i nätet och att detektera trafik genom att mäta signalstyrka och/eller avkoda sändningar som initierats från en mobil terminal. 10 25 _512115_ 21 Mjukvaruändringar Praktiskt taget alla ursprungliga mjukvarufimlctioner måste modifieras. Sändnings- fimktionerna på låg nivå kan behållas som de är, bortsett fiân de som beskrivits ovan i anslutning till hårdvaruändringarna. o Ett nytt användargränssnitt måste konstrueras med nya menyer for parameter- styming och för övervakning av inställningen. o Ett seriellt protokoll måste läggas till for att möjliggöra styrning från en personda- tor ansluten till den mobila testsändaren. 0 Mjukvaran för att hantera batteriet måste ändras så att den övervakar batteritem- peraturen och endast laddar batteriet när temperaturen är inom vissa gränser.

Dessa ändringar är inte nödvändiga men förlänger batteriets livslängd.

Det är möjligt att konfigurera all infonnation på kanalerna som används i testsänd- ningar, förutsatt att denne fimktionalitet realiseras. En del parametrar som kan kon- figureras i TDMA-systemen är: o Absolute Radio Frequency Channel Number (ARFCN) För GSM 900 kan ARFCN ges ett värde mellan 1 och 124.

För DCS 1800 kan ARFCN ges ett värde mellan 512 och 885.

För GSM 900 kan ARF CN ges ett värde mellan 512 och 810. o Transmit Power (TxPower) v Base Station Identity Code (BSIC) Värdet på BSIC kan ligga mellan 00 och 77 (oktala värden) v Cell Global Identity (CGI) MCC, MNC, LAC och CI kan konfigureras. Alla värden som är möjliga enligt specifikationerna i det relevanta protokollet kan användas. v Cell Barred Användaren kan specificera att den simulerade cellen eller kanalen skall spärras for att säkerställa att ingen vanlig mobiltelefon råkar ansluta sig till en mobil test- sändare under tester och simuleringar. n. mmm-n..- lO 512 115 «. 22 ø Neighbour Cell List Användaren kan specificera granncellerna.

ARF CN och TxPower måste ställas in för att utöva uppfinningen.

BSIC måste ställas in för att skapa en unik identifierbar signal.

CGI kan ställas in när den mobila testsändaren skall användas som en testcell. Den- na parameter specificerar cellens identitet, operatören osv.

Cell Barred kan ställas in för att förhindra att vanliga mobiltelefoner mottar signalen från den mobila testsändaren när den mobila testsändaren skall användas som en testcell.

Neighbour Cell List kan ställas in för att definiera de omgivande cellerna, dvs. granncellema som också skall mätas av den mottagande mobila tetminalen.

Den mobila testsändaren kan givetvis tillverkas direkt med oscillatom som täcker det nya frekvensbandet och utan mottagaren och resonanslcretsen, och med den nya mjukvara som krävs, i stället för att modifiera befintliga mobiltelefoner.

På grund av den relativt låga uteffekten från den resulterande testsändaren är den speciellt lämpad för små områden såsom byggnader. Det är möjligt att ansluta andra extema antenner och en signalförstärkare för att variera området för den mobila test- sändaren. I teorien är det maximala området för GSM 900 ungefär 35 lcm.

Figur 8 visar ett våningsplan av en kontorsbyggnad i vilken en antennkonfiguration har planerats och skall testas. Denna figur är endast avsedd som ett exempel för att illustrera användandet av testsändaren enligt uppfinningen. Såsom förklarat ovan kan vilken som helst typ av antenn användas. I denna konfigtiration används emel- lertid endast rundstrålande antenner.

Den visade kontorsbyggnaden är i huvudsak T-fonnad med arbetsrum 201 av varie- rande storlek längs ytterväggarna och en konidor i mitten. I korridoren i T”ets 10 15 512415 23 ”stam” 203 firms en möbelgmpp 205 for kafferaster eller informella möten och ned- anfiír möbelgruppen en grupp rum såsom toaletter och ett kapprum. Från ”stammens” 203 botten sträcker en korridor 209 sig till en sida, också med rum längs ytterväggarna och en grupp rum 211 i mitten. Det finns en balkong 213 vid' änden av en av armarna och en 215 vid änden av korridoren som sträcker sig fiån T°ets stam.

Tre testsändare 217 har placerats på detta plan: en i vardera armen 219 av T'et och en nära stammens botten.

Figur 9 visar proceduren när en antennkonfiguration, t.ex. den som visas i figur 8, skall uppskattas och testas enligt uppfinningen.

Steg S91: En plan görs upp i vilken positionema for antennema uppskattas. Ett planeringsverktyg kan användas for ett första test av konfigurationen.

Steg S92: En testsändare enligt uppfinningen placeras i varje position där en an- tenn skall fimias, och aktiveras.

Steg S93: Signalefiekten testas med vilket som helst typ av känt testverktyg. Om vissa villkor uppfylls kan en vanlig mobiltelefon användas for test.

Testverktyget måste visa den mottagna signalstyrkan och den uppmätta kanalens kanalnummer och BSIC. Proceduren förenklas om det är möj- ligt att låsa testverktyget på en kanal. Om detta inte är möjligt måste kvaliteten och signalnivån hos testsignalen vara sådan att testverktyget känner igen den mobila testsândaren som en verklig cell.

Steg S94: Enligt testresultaten kan testsândare läggas till, flyttas eller tas bort tills den optimala konfigurationen har hittats. 512115 24 I beskrivningen ovan har uppfinningen beskrivits för en mobil testsändare som kan, men inte behöver, innehålla mottagningsfimktioner. Det inses lätt av fackmarmen att mottagningsfimktionerna kan realiseras och användas utan sändningsfimktionema.

Mottagningsfunktionerna för sig är användbara, t.ex. vid mätningar av trafiktäthet, avläsning av trafikkanalfiekvenser och tidluckor i normala celler i nätet och detek- tering av trafik genom mätning av signalstyrka. De kan också användas for avkod- ning av sändningar initierade av en mobil tenninal.

Claims (28)

10 512115 25 Patentkrav

1. Testsändare för ett mobiltelekommunikationssystem innefattande basstationer som sänder i ett nedlänksfrekvensband och portabla enheter för mottagning och sändning, vilka sänder i ett upplänksfrekvensband, varvid de portabla enheterna var- dera innefattar ett hölje, en sändardel och en mottagardel, varvid sändardelen inne- fattar en mikrofon (101), en kanalkodningsenhet ( 107), en sammanlagringsdel (109), en modulatorenhet (111), en sändarenhet (112) anpassad till upplänksfrekvensban- det, och en antenn (113), vilken testsändare är kännetecknad av att den innefattar: en enhet (106°) för att alstra ett dataflöde, en modulatorenhet (111) av en typ som används i de portabla enhetema, en sändarenhet (112') anpassad till nedlänksfiekvensbandet.

2. Testsändare för ett mobiltelekommunikatíonssystem innefattande basstationer som sänder i ett nedlänksfrekvensband och portabla enheter för mottagning och sändning, vilka sänder i ett upplänksfrekvensband, varvid de portabla enheterna för- ses med ström från ett batteri och vardera innefattar ett hölje, en sändardel och en mottagardel, varvid sändardelen innefattar en mikrofon (101), en kanalkodningsen- het (107), en sammanlagririgsdel ( 109), en modulatorenhet (111), en sändarenhet (112) anpassad till upplänksfrekvensbandet, och en antenn (113), vilken testsändare är kännetecknad av att den innefattar: en enhet (106°) för att alstra ett dataflöde, en modulatorenhet (111) av en typ som används i de portabla enhetema, en sändarenhet (112') anpassad till nedlänksfrekvensbandet.

3. Testsändare enligt lcrav 1 eller 2, kännetecknad av att den innefattar en kanal- kodningsenhet ( 107) av en typ som används i de portabla enhetema. 10 15 512115 26

4. Testsändare enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknad av att den innefattar en sam- manlagringsenhet (109) av en typ som används i de portabla enheterna.

5. Testsändare enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den sänder ut åtminstone en av de modulerade signaltyperna som vanligtvis används för ned- länkssigrralering.

6. Testsändare enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den har en ut- effekt begränsad till ungefär O,5W.

7. Testsändare enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den innefattar en mottagar- och demodulatorenhet (115) av en typ som används i de portabla enhe- 161118..

8. Testsändare enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den innefattar en Viterbi-utjämnare (117) av en typ som används ide portabla enheterna, en dechiffrerings- och separationsenhet (119) av en typ som används i de portabla en- hetema, och/eller en Viterbiavkodningsenhet (121) av en typ som används i de por- tabla enheterna.

9. Testsändare enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den är anord- nad att motta signaler i upplänksfiekvensbandet.

10. Testsändare enligt något av föregående lcav, kännetecknad av att den är inne- fattad i ett hölje av en typ som används i de portabla enheterna.

11. Testsändare enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den innefattar en antenn (113) av en typ som används i nämnda portabla enheter. lO 15 51,2 115 27

12. Testsändare enligt något av kraven 2-11, kännetecknad av att den förses med ström från ett batteri.

13. Testsändare enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den innefattar ett användargränssnitt för att möjliggöra styrning och övervakning av testfunktio- IlClTla.

14. Testsändare enligt något av föregående krav, kânnetecknad av att den innefattar ett seriellt protokoll lämpat för kommunikation med en dator.

15. Testsändare enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den är en av nämnda portabla enheter som har anpassats att fimgera som en testsändare.

16. Förfarande för att tillverka en mobil testsändare för ett mobiltelekommunika- tionssystem, vilket mobiltelekommuníkationssystem innefattar basstationer som sänder i ett nedlänksfiekvensband och portabla enheter för mottagning och sänd- ning, vilka portabla enheter sänder i ett upplänksfrekvensband och vardera irmefattar en sändardel och en mottagardel, vilken sändardel innefattar en mikrofon ( 101), en kanalkodningsenhet (107), en sammanlagringsenhet (109), en modulatorenhet (111), en sändarenhet (112) anpassad till upplänksfrekvensbandet, och en antenn (113), kännetecknat av steget att en portabel enhet modifieras så att den kan sända i det för nedlänkssignalering an- vända frekvensbandet.

17. Förfarande enligt krav 16, kännetecknat av steget att modifiera den portabla enheten så att den sänder ut ånninstone en av de modulerade signaltypema som vanligtvis används för nedlänkssignalering. .and 10 15 512115 28

18. Förfarande enligt något av kraven 16 och 17, kännetecknat av steget att förse den portabla enheten med ett användargränssnitt för att möjliggöra styrning och övervakning av testfunkfionerna.

19. Förfarande enligt något av kraven 16-18, kännetecknat av steget att den portab- la enhetens mottagardel deaktiveras eller tas bort.

20. Förfarande enligt något av kraven 16-19, kännetecknat av steget att den mobila testsändaren förses med ett seriellt protokoll lämpat fiir kommunikation med en da- 1011

21. Förfarande för tillverkning av en mobil testsändare för ett mobiltelekommunika- tionssystem, vilket mobiltelekommunikationssystem innefattar basstationer som sänder i ett nedlänksfrekvensband och portabla enheter för mottagning och sänd- ning, vilka sänder i ett upplänksfrekvensband, varvid de portabla enhetema vardera innefattar ett hölje, en sändardel och en mottagardel, varvid sändardelen innefattar en mikrofon (101), en kanalkodningsenhet (107), en sammanlagringsdel (109), en modulatorenhet (111), en sändarenhet (112) anpassad till upplänksfiekvensbandet, och en antenn (113), kännetecknat av stegen att en dataalstringsenhet '(106') ansluts till en modulatorenhet (111) av en typ som an- vänds i nämnda portabla enheter; nämnda modu1atorenhet(l1l) ansluts till en sändarenhet (112') anordnad att sända i nedlänksfrekvensbandet; nämnda sändarenhet (112') ansluts till en antenn.

22. Förfarande enligt lcrav 21, kännetecknat av steget att en kanalkodningsenhet (107) av en typ som används i nämnda portabla enheter och/eller en sammanlag- ringsenhet ( 109) av en typ som används i nämnda portabla enheter tillhandahålls mellan dataalstringsenheten (106°) och modulatorenheten (111). 10 15 25 512115 29

23. Förfarande enligt lcrav 21 eller 22, kännetecknat av stegen att tillhandahålla en mottagar- och modulatorenhet (115) av en typ som används i nänmda portabla enhe- ter, en Viterbi-utjärnnare (117) av en typ som används i nämnda portabla enheter, en dechiffirerings- och separationsenhet (119) av en typ som används i nämnda portabla enheter och en Viterbi-avkodningsenhet (121) av en typ som används i nämnda portabla enheter.

24. Förfarande enligt lcrav 22, kännetecknat av stegen att tillhandahålla en motta- gar- och modulatorenhet anpassad till upplänksfrekvensbandet, en Viterbi-utjämnare (117) av en typ som används i nämnda portabla enheter, en dechifiierings- och se- parationsenhet (119) av en typ som används i nämnda portabla enheter och en Vi- terbi-avkodningsenhet (121) av en typ som används i nämnda portabla enheter.

25. Förfarande enligt något av kraven 21-24, kännetecknat av steget att enhetema som firms i testsändaren monteras i ett hölje av en typ som används för nämnda portabla enheter.

26. Förfarande enligt något av kraven 21-24, kännetecknat av steget att sändarenhe- ten (112') kopplas till en antenn (113) av en typ som används för nänmda portabla enheter.

27. Förfarande enligt något av kraven 21-25, kännetecknat av steget att den portab- la enheten förses med ett användargränssnitt för att möjliggöra styrning och över- vakning av testfunktionerna.

28. Förfarande enligt något av kraven 21-26, kännetecknat av steget att den portab- la enheten förses med en seriell port och ett seriellt protokoll lämpade för kommuni- kation med en dator.