POI系統無(wú)源互調的現場(chǎng)測試

前言

在蜂窩通信系統中，為了充分共享資源，降低投資，運營(yíng)商大量采用了多系統接入平臺(Point of Interface， 簡(jiǎn)稱(chēng)POI系統)。POI系統已經(jīng)廣泛應用于室內分布系統以及地鐵、隧道通信等場(chǎng)合。POI系統的結構十分復雜，根據不同的系統要求，可分為收發(fā)共路雙向和單向，收發(fā)分路雙向和單向等結構。

在POI系統中，第二代移動(dòng)通信系統的CDMA800、GSM900、DCS1800制式和第三代移動(dòng)通信WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000制式以及第四代移動(dòng)通信LTE制式共存，另外還會(huì )有WLAN(無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng))的加入。

我們知道，當任何無(wú)源器件中存在兩個(gè)以上載頻時(shí)，會(huì )產(chǎn)生無(wú)源互調;互調產(chǎn)物達到一定幅度時(shí)，就會(huì )影響系統的正常通信。在蜂窩通信中，無(wú)源互調是運營(yíng)商十分關(guān)注的問(wèn)題。

在POI系統出廠(chǎng)之前，會(huì )對每個(gè)端口的無(wú)源互調指標進(jìn)行測量，這些測量都是針對某個(gè)頻段進(jìn)行的，比如GSM900體制的880-915MHz/925-960MHz頻段。在本文中，通過(guò)實(shí)測案例討論了一種POI系統無(wú)源互調的在線(xiàn)測試方法。

典型的POI系統

圖1是一個(gè)典型的POI系統示意圖，其中包括了CDMA800、GSM900、DCS1800、TD-SCDMA和WCDMA制式共8個(gè)載頻最終合成到一路輸出。這些系統分別屬于不同的運營(yíng)商，圖中注明了各個(gè)運營(yíng)商的制式以及各個(gè)通路的工作頻段。

圖1、典型的多系統接入平臺(POI系統)

簡(jiǎn)化分析起見(jiàn)，你可以將圖1中的各個(gè)通路視為不同頻段的濾波器，并在A(yíng)NT.端口合成。要了解本文所描述的觀(guān)點(diǎn)，這就足夠了。更多有關(guān)POI系統的介紹，可以查閱相關(guān)資料或產(chǎn)品手冊[1]。

POI系統的無(wú)源互調問(wèn)題

由于多載頻的存在，與單一頻段相比，POI系統的無(wú)源互調分析變得復雜了。當POI設備接入到室內分布系統中時(shí)，情況產(chǎn)生了以下變化：

1) POI系統的出廠(chǎng)測試條件是2×43dBm，而在實(shí)際使用中，ANT端口可能要承受8×43dBm(圖1)甚至更大的功率，通常POI的設計承受平均功率高達1kW。目前工程上和學(xué)術(shù)上對兩載頻條件下互調幅度的變化規律已經(jīng)有了初步認識[2]，而對于多載頻情況下的互調規律，還需要進(jìn)一步的探討;

2) POI系統互調的出廠(chǎng)測試是在同頻段進(jìn)行的，而在實(shí)際使用時(shí)是多載頻共存的;

3) 會(huì )產(chǎn)生一些二次諧波干擾問(wèn)題。

有關(guān)POI系統的無(wú)源互調測量，有二種不同的觀(guān)點(diǎn)。第一種觀(guān)點(diǎn)認為只要分別測量系統各輸入端的反射互調，就可以說(shuō)明整個(gè)系統的互調問(wèn)題。這種測試方法很容易實(shí)現，只要在所有空閑端口加上低互調負載，用標準的無(wú)源互調測量系統分別測量輸入端口的反射互調即可。

第二種觀(guān)點(diǎn)則要求從系統的輸入端加入相應的功率，在輸出端口測量所有可能出現的互調。由于模擬了真實(shí)的工作環(huán)境，所以系統運營(yíng)商們傾向于這種測量方法。要在實(shí)驗室實(shí)現這種測量方法，需要多個(gè)大功率信號源。而在POI系統現場(chǎng)測試，則可以利用系統中RRU(Remote Radio Unit 遠端射頻模塊)作為信號源，這種方法真實(shí)反映了被測系統的情況，也是本文要討論的話(huà)題。

POI系統無(wú)源互調現場(chǎng)測試方法

圖2類(lèi)似于傳輸互調的測試方法[3]，將低互調定向耦合器接在被測POI的輸出端，部分載頻和互調從耦合端輸出，互調頻段的濾波器用于濾除載頻信號，取出測試者關(guān)心的互調產(chǎn)物，低噪聲放大器則用于補償耦合損耗并將測到的互調信號送至頻譜分析儀。

圖2、POI系統無(wú)源互調的現場(chǎng)測試方法—傳輸互調

圖2的測試中將RRU和POI視為一個(gè)整體，系統中的RRU直接作為測試信號源，根據實(shí)際情況，測試者可以開(kāi)啟系統中任意個(gè)RRU，同時(shí)通過(guò)更換耦合端的濾波器來(lái)觀(guān)察落入不同頻段的互調產(chǎn)物。用這種方法可以評估整個(gè)系統的無(wú)源互調性能。

圖3是進(jìn)一步定位互調源的一種測量方法。用這種方法可以測量落入RRU上行頻段的反向互調，這種互調產(chǎn)物將影響整個(gè)系統的正常工作，因此更為運營(yíng)商所關(guān)注。

圖3、POI系統無(wú)源互調的現場(chǎng)測試方法—反向互調

反向互調的形成原因是其中一個(gè)RRU信號經(jīng)過(guò)POI系統反向進(jìn)入另一個(gè)RRU，并在其輸出端產(chǎn)生互調[4]。如果接在POI設備后端的無(wú)源器件產(chǎn)生反射互調，也會(huì )在圖3的測試系統中被測到。

POI系統無(wú)源互調現場(chǎng)測試案例

測試在某個(gè)室內分布系統中進(jìn)行。這個(gè)系統中，聯(lián)通反映其WCDMA的上行頻段(1940-1955MHz)受到干擾，導致系統無(wú)法正常工作。

圖4、POI系統無(wú)源互調的現場(chǎng)測試—合成端

我們參照圖4連接了測試系統，在系統的正常工作狀態(tài)下測試了POI系統合成輸出端的互調(圖5)。

圖5、POI系統無(wú)源互調現場(chǎng)測試—合成端的測試結果

測試結果顯示，在POI的合成端并無(wú)落入1940-1955MHz的互調信號。而圖中顯示的1960-1966MHz的信號，并非測試者所關(guān)注的頻段，不在此贅述。

為了進(jìn)一步查找互調，我們參照圖3的測試原理將測試系統接入到WCDMA的RRU輸出端(圖6)，結果

發(fā)現了聯(lián)通所反映的落入1940-1945MHz頻段的信號(圖7a)，這些信號直接流向聯(lián)通的WCDMA RRU，其幅度超過(guò)-90dBm，足夠對WCDMA的上行產(chǎn)生干擾了。

圖6、POI系統無(wú)源互調的現場(chǎng)測試—反向互調

為了證明該信號是系統的互調產(chǎn)物而非某個(gè)終端用戶(hù)正在通話(huà)，我們關(guān)閉了移動(dòng)的RRU(2300-2483MHz),此時(shí)1940-1945MHz頻段的信號消失了(圖7b)，這就可以證明該信號是由系統產(chǎn)生的。

圖7a)、移動(dòng)2300-2483MHz/聯(lián)通2130-2145MHz同時(shí)開(kāi)啟

圖7b)、移動(dòng)2300-2483MHz關(guān)閉/聯(lián)通2130-2145MHz開(kāi)啟

圖7、POI系統無(wú)源互調現場(chǎng)測試—反向互調的測試結果

測試結果表明干擾信號來(lái)自POI系統內部及后續的室內分布系統，為了進(jìn)一步確定干擾來(lái)源，我們在實(shí)驗室重現了圖6所示的測試系統。

POI系統無(wú)源互調現場(chǎng)測試的實(shí)驗室重現

圖8顯示了實(shí)驗室重現的測試方法，我們在POI系統后面分別接標準低互調負載、長(cháng)電纜加標準低互調負載、長(cháng)電纜加室內分布系統天線(xiàn)，在這三種情況下測得的頻率為1945MHz的反向互調值分別為-116.91dBm、-108.87dBm和-80.06dBm(圖9)。

通過(guò)更換終端所接負載的不同測試結果表明，系統的互調與終端所接負載的無(wú)源互調值有關(guān)。圖9a是標準的低互調負載，其PIM表現良好;圖9b在POI和標準負載中接入了一條長(cháng)電纜，測試結果顯示了這條長(cháng)電纜所引入的PIM輕微惡化;而圖9c則是采用了室內分布系統常用的天線(xiàn)，結果顯示PIM急劇惡化，這種情況下，系統已經(jīng)無(wú)法正常工作。

圖8、POI系統無(wú)源互調現場(chǎng)測試的實(shí)驗室重現

圖9a)、端接標準低互調負載

圖9b)、端接長(cháng)電纜加標準低互調負載

圖9c)、端接長(cháng)電纜加室內分布天線(xiàn)

圖9、POI系統端接不同負載時(shí)的PIM表現

POI系統無(wú)源互調現場(chǎng)測試系統介紹

上述測試采用了由BXT Technologies開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的現場(chǎng)無(wú)源互調和雜散測試系統(圖10)，型號命名為GTR-0727LIM，分為內置頻譜儀和外置頻譜儀兩個(gè)版本?？梢詼y量FDD制式蜂窩基站或POI系統下行頻段、各種TDD制式載頻產(chǎn)生的，落入到其他蜂窩通信上行頻段和TDD頻段的互調干擾信號;也可以測量共站共址條件下基站之間的反向串擾。

圖10、GTR-0727LIM型現場(chǎng)互調和雜散測試系統

GTR-0727LIM依照IEC63027標準和各種現場(chǎng)測試的要求設計。其最大測試功率是1kW(CW)，可以測量一個(gè)十通道、每路功率為100W的POI系統互調，測試頻率范圍是0.7-2.7GHz，其主通道的插入損耗小于0.2dB。GTR-0727LIM內置四個(gè)常用的互調濾波器，具備外置濾波器的測試通路，對被測基站的載頻進(jìn)行了深度抑制，而對關(guān)注頻段采用了0dB損耗設計，可測量低至-127dBm的互調或雜散干擾。

GTR-0727LIM采取了低無(wú)源互調技術(shù)，支持多載頻輸入，其剩余無(wú)源互調產(chǎn)物小于-165dBc@2*20W，保證了測試結果的可信度;支持在線(xiàn)測量，保證被測基站和POI系統在測試過(guò)程的正常工作。GTR-0727LIM可以接入到被測系統的任意點(diǎn)，判定干擾源是來(lái)自測試點(diǎn)的左側還是右側，這種特點(diǎn)十分適合用于以下場(chǎng)景：

1)在POI和室內分布系統的安裝和調試過(guò)程中，可以將逐段測試已經(jīng)安裝好的系統，當系統安裝完畢后，測試也同時(shí)完成了。

2)當正在運營(yíng)中的系統出現干擾時(shí)，可以采用GTR-0727LIM準確測量并區分干擾時(shí)來(lái)自POI系統還是后續的室內分布系統。

GTR-0727LIM提供客戶(hù)化設計，可用于移動(dòng)通信工程商和運營(yíng)商，無(wú)線(xiàn)電監測站等單位。

與常見(jiàn)的自帶信號源的無(wú)源互調測量系統相比，GTR-0727LIM的最大特點(diǎn)是利用了被測系統中的RRU作為信號源，除了大大降低成本以外，更加重要的一點(diǎn)是——真實(shí)地反映了整個(gè)被測系統的無(wú)源互調情況。

結束語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)際案例討論了一種非常具有實(shí)用價(jià)值的測試方法和測試設備，這種方法可以準確判定一個(gè)室內分布系統的互調是由POI設備所產(chǎn)生的還是由后續主通路中的無(wú)源器件所產(chǎn)生的。