УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА РАДИОПОМЕХ И ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ СИГНАЛА ПОМЕХИ, ИЗЛУЧАЕМОГО ЭТИМ ИСТОЧНИКОМ Российский патент 2001 года по МПК G01S13/06 H04B15/02 

Настоящая заявка основана на приоритете заявки "Устройство и способ измерения источника радиопомех", которая зарегистрирована в "Корейском Агентстве по Промышленной Собственности" 1 июля 1998 года и которой присвоен серийный номер 98-26411. Содержание данной заявки включено здесь для сведения.

Настоящее изобретение относится в основном к сотовой системе подвижной связи и, в частности, к устройству и способу определения месторасположения источника радиопомех и для измерения интенсивности сигнала помехи, излучаемого этим источником.

Сотовая система подвижной связи делит всю зону обслуживания на множество ячеек, где каждая ячейка обслуживается базовой станцией. Путем централизации базовых станций в каждой ячейке абоненты могут связываться друг с другом при их перемещении между ячейками. Такая конфигурация сотовой системы связи позволяет подвижной станции не прерывать выполнение запроса на вызов, когда подвижная станция перемещается из ячейки, обслуживаемой одной базовой станцией, в другую ячейку, обслуживаемую другой базовой станцией. Далее, проектная конфигурация деления зоны обслуживания на множество ячеек делает возможным повторное использование одних и тех же частот. Это улучшает эффективность использования частот и позволяет разместить в системе большее количество абонентов. Например, система подвижной связи, использующая технологию кодового разделения каналов с многостанционным доступом (CDMA) (КРКМД) передает сигнал на несущей частоте, умножая присвоенный код и расширяя ширину полосы перед передачей сигнала каждому пользователю, использующему ту же самую частоту.

В системе кодового разделения каналов с многостанционным доступом часто приходится идти на компромисс из-за помех, создаваемых различными источниками. Например, сигналы между смежными базовыми станциями вызывают взаимные помехи. Однако взаимные помехи, вызванные сигналами между смежными базовыми станциями, в основном можно свести к минимуму путем соответствующего выбора места расположения каждой базовой станции в системе подвижной связи. Это важно для оптимизации работы системы КРКМД. Соответственно, при выборе места расположения базовой станции внешние сигналы, помехи, имеющие определенный диапазон частот, измеряются с тем, чтобы разместить базовую станцию там, где эта базовая станция подвержена наименьшему влиянию помех.

Американский Патент N 3.783.448, озаглавленный как "Устройство для измерения электромагнитной радиации", раскрывает устройство, которое измеряет электромагнитную радиацию, используя антенну для приема электромагнитных волн и детектор. Однако описанное в этом патенте устройство, как и другие устройства в известной области техники, должным образом не определяет и не измеряет на базовой станции источник и интенсивность сигналов помех в пределах системы подвижной связи.

Настоящее изобретение предназначено для создания устройства и способа определения месторасположения источника радиопомех, излучающего сигнал помехи или внешний сигнал, и для измерения, по меньшей мере, одной характеристики сигнала помехи, используя направленную антенну, которая вращается электродвигателем.

Предпочтительный вариант изобретения устройства согласно настоящему изобретению включает антенну для обнаружения, по меньшей мере, одного внешнего сигнала; двигатель для вращения антенны; малошумящий усилитель для усиления, по меньшей мере, одного внешнего сигнала, обнаруженного антенной; анализатор спектра для измерения, по меньшей мере, одной характеристики усиленного сигнала и управляющий процессор для управления двигателем и анализатором спектра.

Предпочтительно, антенна выполнена как направленная антенна. Далее предпочтительно, чтобы антенна представляла собой антенну типа "волновой канал". Кроме того, предпочтительно, чтобы антенна имела узкую ширину луча. Предпочтительно, наконец, чтобы малошумящий усилитель имел бы усиление, превышающее 35 дБ.

Двигатель вращает антенну в пределах предопределенного угла вращения в соответствии с шириной луча антенны и передает информацию относительно угла вращения на управляющий процессор.

Управляющий процессор показывает измеренную мощность сигнала на экране в соответствии с азимутом времени, определяя азимут времени относительно двигателя и получая измеренную мощность сигнала в соответствующем азимуте времени с помощью анализатора спектра.

Предпочтительный способ согласно настоящему изобретению включает стадии приема, по меньшей мере, внешнего сигнала через направленную антенну; усиление полученного внешнего сигнала малошумящим усилителем; анализ усиленного сигнала анализатором спектра и представление проанализированного сигнала в виде отношения "направление помехи к силе сигнала". Способ далее включает стадии вращения направленной антенны; преобразование скорости вращения направленной антенны в азимут и измерение мощности проанализированного сигнала в соответствии с каждым азимутом.

Предпочтительно, чтобы усиление малошумящего усилителя превышало величину 35 дБ. Далее, предпочтительно, чтобы стадия представления проанализированного сигнала как отношения "направление помехи к силе сигнала" представляла бы перекрывающие друг друга полученные результаты измерения независимо от периода измерения.

Вышеупомянутые и другие задачи, особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего подробного описания со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 - блок-схема устройства для определения месторасположения источника радиопомех, излучающего сигнал помехи, и для измерения интенсивности сигнала помехи согласно настоящему изобретению;
фиг. 2 - график, иллюстрирующий способ и величину источника радиопомех, измеренного согласно настоящему изобретению; и
фиг. 3 - функциональная схема, иллюстрирующая способ для измерения интенсивности сигнала помехи, излучаемого источником помех согласно настоящему изобретению.

Предпочтительные варианты изобретения настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на сопровождающие чертежи. В последующем описании хорошо известные функции или конструкции подробно не описываются, чтобы не загромождать описание изобретения ненужными деталями.

В настоящем изобретении используется направленная антенна для обнаружения месторасположения источника, излучающего сигналы помех, которые взаимодействуют с сигналами, передаваемыми системой базовых станций. Настоящее изобретение обеспечивает способ определения месторасположения источника, который излучает сигналы помехи, и измерение интенсивности сигналов помех.

В настоящем изобретении интенсивность сигналов, поступающих в направленную антенну, измеряется, и результаты отображаются на экране или мониторе. Экран предпочтительно отображает результаты в виде графика, показывающего направление и величину сигналов помех. График может затем использоваться для того, чтобы определить план ячейки системы подвижной связи и для решения задачи размещения базовых станций в пределах этой системы.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства для определения месторасположения источника, излучающего, по меньшей мере, один сигнал помехи, и измерение интенсивности сигнала помехи согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 1, устройство включает антенну 100 для обнаружения внешнего сигнала; двигатель 200 для вращения антенны; малошумящий усилитель 300 для усиления сигнала, обнаруженного антенной; анализатор спектра 400 для измерения характеристик сигнала: направления распространения, величины и частоты усиленного сигнала; управляющий процессор 500 для управления двигателем и анализатором спектра.

Ниже приведено описание работы устройства по настоящему изобретению со ссылками на фиг. 2 и 3. Антенна 100 для обнаружения, по меньшей мере, одного внешнего сигнала является предпочтительно направленной антенной; в частности, антенна 100 - предпочтительно антенна типа "волновой канал", имеющая узкую ширину луча. Двигатель 200 представляет собой предпочтительно шаговый двигатель, который вращает антенну типа "волновой канал" на определенный угол поворота относительно ширины луча этой антенны. Если период вращения антенны 100 известен, то угол поворота, при котором уровень или величина сигнала измерена после первого поворота, может быть определен. Например, если период вращения равен четырем секундам, то сигнал, измеренный в одну секунду - это уровень сигнала по дуге 90^o, а сигнал, измеренный за две секунды - сигнальный уровень по дуге 180^o.

Малошумящий усилитель 300 усиливает сигнал в зависимости от уровня мощности шума, определенного анализатором спектра 400. Иными словами, малошумящий усилитель 300 усиливает уровень входного сигнала до максимальной величины для его измерения анализатором спектра 400. Ширина полосы малошумящего усилителя 300 предпочтительно обеспечивает усиление в диапазоне частот, который больше всего годится для измерения, т.е. диапазон частот, используемый системой подвижной связи. Малошумящий усилитель 300 предпочтительно обеспечивает усиление свыше 35 дБ. Преобразователь 600 переменного тока в постоянный преобразует входной переменный ток в выход постоянного тока. Далее, преобразователь 600 переменного тока в постоянный снижает напряжение до нужного уровня для получения надлежащего напряжения питания, подаваемого на двигатель 200 и малошумящий усилитель 300.

На фиг. 1 управляющий процессор 500 включает плату PCMCIA (плата памяти по стандарту "Международной ассоциации") плату GPIB (универсальная интерфейсная шина), управляет двигателем 200 через параллельный кабель 2 и управляет анализатором спектра 400 через (УИШ) 1. Управляющий процессор 500 преобразует скорость вращения двигателя 200 в азимут времени, т.е. азимут, основанный на часовом и минутном отсчете по циферблату часов, и определяет уровень сигнала, измеряемого анализатором спектра 400 в каждом азимуте времени. Управляющий процессор 500 измеряет азимут времени при вращении двигателя 200 и получает мощность сигнала, измеренную в каждом соответствующем азимуте времени, полученного от указанного анализатора спектра 400. Измеренная мощность сигнала отображается на экране или мониторе в соответствии с азимутом. Таким образом, измеренный уровень сигнала и соответствующий азимут для каждого измерения становятся известны одновременно. Следовательно, отображая измерение уровня сигнала и их соответствующий азимут, пользователь может определить уровень помех в каждом азимуте времени.

Как показано выше, интенсивность сигнала помехи, измеренная схемой, представленной на фиг. 1, отображается на экране управляющего процессора 500. На фиг. 2 представлено месторасположение источника радиопомех и величина сигнала, измеренного в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фиг. 2, сигнал помехи измеряется по дуге окружности 360^o, обеспечивая таким образом измерение мощности сигнала во всех направлениях. Как показано на фиг. 2, мощность сигнала может быть определена, измеряя амплитуду в каждом положении. Например, направления 10 и 20 сигнала определены, чтобы выявить помехи наибольшей интенсивности, поскольку амплитуды в этих направлениях являются самыми большими. Соответственно, можно сделать вывод, что источники помех действуют в направлениях сигналов 10 и 20.

На фиг. 3 представлена функциональная схема для определения месторасположения источника радиопомех и измерения интенсивности сигнала помехи, излучаемой источником помех согласно настоящему изобретению. Измеренная информация может быть использована для того, чтобы должным образом определить место для размещения базовой станции в сотовой системе связи, где базовая станция испытает наименьшее влияние помех. Способ включает стадии приема, по меньшей мере, одного внешнего сигнала через направленную антенну (S10); усиление полученного сигнала малошумящим усилителем, имеющим предопределенный коэффициент усиления (S20); анализ усиленного сигнала через анализатор спектра (S30) и представление проанализированного сигнала как отношение направления к мощности помехи (S40).

Предпочтительно, предлагаемый способ дополнительно включает стадии вращения направленной антенны отдельными средствами вращения и отдельными средствами управления (S50), преобразование скорости вращения направленной антенны в азимут времени и измерение мощности сигнала для каждого азимута времени (S60). Предпочтительно, стадия представления проанализированного сигнала как отношение направления к мощности помехи (S40) представляет собой усредненные результаты измерения независимо от периода измерения.

Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает устройство и способ определения месторасположения источника радиопомех и средство измерения мощности сигнала помехи, излучаемого источником помех. В устройстве используется двигатель для вращения направленной антенны по командам, полученным от управляющего процессора. Устройство и способ настоящего изобретения могут использоваться для определения места размещения базовых станций при проектировании сотовой системы подвижной связи, обеспечивая информацию относительно направления наибольшего и наименьшего количества помех и величины сигнала помехи по дуге окружности 360^o.

Хотя изобретение может иметь различные модификации и альтернативные решения, конкретные варианты этого изобретения представлены в виде примеров на чертежах и подробно описаны в пунктах формулы изобретения. Следует учесть, что приведенное описание не ограничивает изобретение конкретными раскрытыми вариантами; напротив, их цель состоит в том, чтобы охватить все возможные модификации, эквивалентные и альтернативные решения в пределах духа и объема изобретения, как это определено прилагаемой формулой изобретения.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство включает в себя антенну для обнаружения, по меньшей мере, одного внешнего сигнала, двигатель для вращения антенны, малошумящий усилитель для усиления, по меньшей мере, одного внешнего сигнала, обнаруженного антенной, анализатор спектра для измерения, по меньшей мере, одной сигнальной характеристики усиленного сигнала и управляющий процессор для управления двигателем и анализатором спектра. Способ включает стадии приема, по меньшей мере, одного внешнего сигнала через направленную антенну, вращаемую двигателем, усиление полученного внешнего сигнала малошумящим усилителем, анализ усиленного сигнала анализатором спектра и отображение проанализированного сигнала на экране. Экран показывает месторасположение источника радиопомех и, по меньшей мере, одно измерение, по меньшей мере, одной характеристики сигнала, по меньшей мере, одного внешнего сигнала. Дополнительно способ включает стадии преобразования скорости вращения направленной антенны в азимут времени и измерения, по меньшей мере, одной характеристики проанализированного сигнала в соответствующем азимуте времени. Достигаемым техническим результатом является повышение точности определения местоположения источника радиопомех. 2 с. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для определения месторасположения источника радиопомех и для измерения характеристики, по меньшей мере, одного внешнего сигнала, излучаемого источником радиопомех, содержащее антенну для обнаружения, по меньшей мере, одного внешнего сигнала, двигатель для вращения антенны в пределах предопределенного угла вращения в соответствии с шириной луча антенны, малошумящий усилитель для усиления, по меньшей мере, одного внешнего сигнала, обнаруженного антенной, анализатор спектра для измерения мощности усиленного сигнала и управляющий процессор для получения информации относящейся к углу вращения с вышеуказанного двигателя, выполненный с возможностью преобразования скорости вращения в азимут, при этом управляющий процессор выполнен с возможностью показа на экране преобразованного азимута и мощности сигнала, измеренной в ответ на преобразованный азимут и определения источника радиопомех по направлению, которое получает наиболее сильную мощность измеренного сигнала в результате отображения на экране. 2. Устройство по п.1, в котором указанная антенна является направленной антенной. 3. Устройство по п.1, в котором указанная антенна является антенной типа "волновой канал". 4. Устройство по п.1, в котором указанная антенна имеет узкую ширину луча. 5. Устройство по п.1, в котором вышеуказанный управляющий процессор выполнен с возможностью определения азимута соответствующего углу вращения антенны двигателем за определенный промежуток времени относительно указанного двигателя и получения, по меньшей мере, одного измерения в соответствующем азимуте для, по меньшей мере, одной указанной мощности сигнала от указанного анализатора спектра. 6. Устройство по п.1, в котором указанный малошумящий усилитель имеет коэффициент усиления, превышающий 35 дБ. 7. Устройство по п.1, в котором указанный двигатель представляет собой шаговый двигатель. 8. Способ определения местонахождения источника радиопомех и измерения характеристики, по меньшей мере, одного внешнего сигнала излучаемого источником радиопомех в сотовой системе подвижной связи, включающий этапы, при которых осуществляют вращение направленной антенны двигателем в пределах предопределенного угла вращения в соответствии с шириной луча антенны, получают, по меньшей мере, один внешний сигнал через направленную антенну, осуществляют усиление полученного внешнего сигнала малошумящим усилителем, измеряют мощность усиленного сигнала анализатором спектра, преобразуют угол вращения направленной антенны в азимут при помощи управляющего процессора, отображают на экране преобразованный управляющим процессором азимут и мощность сигнала, измеренного в ответ на преобразованный азимут и определяют направление источника радиопомех, по направлению, которое получает наиболее сильную мощность измеренного сигнала в результате отображения на экране. 9. Способ по п.8, в котором проанализированный сигнал отображается как отношение направления помехи к силе сигнала. 10. Способ по п.8, в котором указанный малошумящий усилитель имеет коэффициент усиления, превышающий 35 дБ.