随着终端客户对数据通信速率的要求提高，基站室内分布系统不仅要满足正常的语音通话，更重要的是能够提供高速，稳定的数据通信能力，尤其对于4G LTE网络的要求更为高。这就要求对室内分布系统从施工的质量把关，到后期网络运行维护阶段的测量和问题排查能力都提出了新的更高要求。

2.影响网络质量的因素

2.1 发射功率和天馈系统质量

基站发射功率是基站的重要指标之一。

受到发射功率影响的参数：

·         室内分布系统有效覆盖范围；

·         平层分布天线的有效覆盖范围；

·         发射信号质量。包括EVM，同步信号功率…

·         关键器件的指标依据。例如功分器件，天线，干路放大器…

影响室分系统发射功率的主要原因：

·         基站扇区额定发射功率。

·         系统分布路径损耗；包括主干，分支，平层各部分的路径损耗。

·         天馈系统匹配；即驻波影响。

·         损坏的器件和天线；在安装过程搬运，系统运行过程中导致器件损坏。

从以上影响因素可以看到，发射功率在室分系统的设计、施工、开站验收，以及运营维护等每一个环节都会受到影响。因此在室分必须要考虑和测量的重要指标。

解决途径：

·         工程施工过程中，对主干，各支路的损耗做定量测量，尽量保证和设计损耗尽可能接近；

·         天馈线驻波测量，保证器件和安装质量；

·         器件，馈线，天线射频参数的抽测；

·         基站输出功率实时监测；

2.2 发射信号质量

发射信号质量包括了对信号的RF一致性，调制质量的测量。由于基站在出厂时测试的性能指标会随着场地的变化，天馈系统质量，关键器件性能指标，设备老化，环境的变化而偏离或恶化。由于室分系统往往拓扑结构非常复杂，使用的非常多的器件和天线，而且电磁环境远复杂于室外宏站。因此，对于室分系统的发射信号质量测量显得非常重要和必要。

基站信号质量测试常用参数可分为：

-         RF参数测试:

o    占用带宽（99%功率带宽），信道功率，时域特性（TD），临道功率泄露比（ACLR），频谱发射模板（SEM），频率误差……

-         调制参数测试:

o    Cell ID，EVM，控制信道功率，星座图，时隙解调（TD），同步信号功率，导频优势，MIMO（空口）……

 

表一：故障现象和信号质量各参数关系（a）

故障现象和信号质量各参数关系（b）

解决途径：

·         将基站信号质量检查纳入基站日常维护工作中，定期监控信号质量变化；

·         根据各参数的变化，及时调整和改善问题，提高终端客户体验；

·         使用基站分析仪快速检测基站关键指标。
 

2.3 系统非线性测量---无源互调( PIM)

随着基站峰值功率的不断提高，以及新的数字调制方式的应用，满足了用户对高速数据业务日益增长的需求。但是，同时伴随而来的无源互调失真（Passive-Intermodulation distortion （PIM））成为了干扰现代通信网络最主要的原因之一。由于高密度的信道分布和高速传输速率，如果系统存在较严重的非线性失真问题，数据传输（上行/下行）速率会显著降低，更严重的会造成基站堵塞，严重影响语音质量。因此对于PIM问题的发现和解决对于通信系统是非常重要的。

PIM是系统非线性的产物，表征系统非线性的重要表征和指标。

图1，PIM和发射信号频率的分布

图2，下行信号产生PIM造成上行信号低噪抬升，从而产生严重干扰。

从作用的效果来看，PIM能够噪声接收机低噪升高，造成上行信号信噪比变差，严重影响语音和数据传输速率。因此，PIM也可以归为干扰的一种。在室分系统中，造成PIM的原因非常多，比如：

·         使用损坏的/质量差的器件；

·         在空置端使用PIM性能差的大功率负载；

·         连接器中有金属碎屑；

·         电缆接头连接工艺差；

·         连接不当的接头，未使用力矩扳手；

·         使用大量N型接头；

·         外部PIM源，天线附近的消防管道，空调出风口，照明设备，金属吊顶等…

 

图3，室分系统总潜在的PIM源

（a）大功率负载一般很难保证好的PIM性能

（b）接头中的金属碎屑

（c）室分天线周围的金属格珊和管道…

（d）复杂的连接，在施工中要保证使用力矩扳手（Din 头）           

 

2.3.1      互调的频率计算

       以3频段的FDD-LTE为例，计算各阶互调如下：

下行频率F1=1850MHz， F2=1880MHz；

·         IM3 = (2*1850) – (1*1880) =1820 MHz          IM3 = (2*1880) – (1*1850) = 1910 MHz 

·         IM5 = (3*1850) – (2*1880) = 1790 MHz      IM5 = (3*1880) – (2*1850) =1940 MHz 

·         IM7 = (4*1850) – (3*1880) = 1760 MHz      IM7 = (4*1880) – (3*1850) =1970 MHz 

·         IM9 = (5*1850) – (4*1880) = 1730 MHz      IM9 = (5*1880) – (4*1850) = 2000 MHz

由于3频段对应的上行频段为1755-1785MHz，因此下行信号产生的低阶IM7会落入上行信道，从而产生互调干扰。

如果存在多个运营商共站的情况，那互调情况会变得非常复杂, 相互之间会产生PIM干扰。例如，如果与GSM1800MHz 天线共址（Uplink:1805-1835MHz）,产生IM3：1775MHz，如果天线间隔离不够，就会落入LTE的上行信道，从而造成LTE基站干扰。

2.3.2 系统线性测量一般方法

·         使用 PIM 测量仪!

·         输入两个已知功率的连续波信号（双音信号）

·         测量三阶互调产物 (IM3)

·         IM3  用来衡量系统的线性

o    如果 IM3 低 = 系统线性好

o    如果 IM3 高 = 系统线性差

2.3.2 降低无源互调干扰影响可以采取以下措施：

·         建网时，选用低互调无源器件，并使用无源互调仪随时测试工程质量，避免由于人为因素引起系统PIM恶化；

·         重视施工过程中的细节问题。例如：保持连接器端口干净；使用正确的工具切割电缆；使用力矩扳手紧固DIN接头，对于N接头避免用力过大；

·         使用无源互调仪测试网络各个部分的互调值（主干，分支，天线…）

·         使用互调仪调整和优化天线位置；|
2.4 干扰

干扰的种类非常多，根据产生的原因和位置不同，大致分为外部主动干扰，基站间自干扰，基站内部干扰。

外部干扰主要由一些“非法”的信号发射装置造成对上行信号的干扰。例如私装直放站，信号干扰器等。这一类干扰也是遇见较多的，例如在楼宇内部，为了扩大信号覆盖范围，私设的功放和天线，会严重干扰正常信号的通信。还有一些例如大型设备的启动和运作过程中，产生的宽带电磁辐射干扰。由于室分系统的分布会面对非常多不同的使用环境，因此这类干扰不可避免的会在内部发生。

基站内部干扰主要由于基站的某些指标不合格而造成，例如无源互调干扰，基站间的谐波干扰，天线故障造成发射功率不平衡（MIMO）……由于这些原因都是无意发生的，因此也称为无意干扰。

基站间自干扰主要是由于天线的角度，基站信号的功率控制等因素，造成基站间的重复覆盖，导致手机无法正常寻找到小区服务，而出现掉话，网络无法访问。

因此，对于干扰的排除，首先要确定干扰的种类，然后再选择正确的工具来需要问题所在，并进行排除。

解决工具：

·         对于外部干扰，一般使用便携式频谱分析仪配合定向天线完成。由于外部干扰的种类繁多，信号特性复杂多样，因此要求测量设备具备优秀的射频指标和多种测量功能，更好的辅助完成测量。

·         对于基站内部干扰，要根据不同的原因使用不同的测量工具。例如使用无源互调仪排除互调干扰，使用基站综测仪排查信号质量问题，以及器件特性参数问题。

·         对于基站间的干扰，由于是判断和排除多基站（扇区）间的干扰，因此必须使用带空中接口测量功能的基站综测仪，通过空馈方式同时检测多基站信号质量和覆盖。

图4，对于小信号干扰查找，要求具备高灵敏度的测量仪表

 

图5, 通过长时间的瀑布图记录，发现偶发干扰信号

 

3.安立解决方案介绍

安立公司一直致力于为用户提供高质量的测试测量仪表。特别是针对基站综合测试解决方案，安立有着完善的产品线。针对LTE室内分布网络的要求和特点，下面介绍安立产品对应的解决方案。
     
      3.1 发射功率和天馈线质量测量

安立公司针对室内分布系统和天馈线测量有着综合解决方案。安立的Site Master系列，自从上世界90年代，第一代Site Master产品问世以来，得到了市场的充分认可，多年来在业界一直被作为天馈线测量的标准。

图6，Site Master系列悠久的发展历史

在今天，S331L和S33xE系列继承和发扬了安立天馈线产品的优点。而基于新技术的S820，针对现代通信网络的测试需求，特别增加了室内分布网络传输测量。为精确测量室内分布系统各条主路，支路的损耗值，以及天馈系统驻波提供了有效的，简便的工具。

图7，典型室分系统支路路径损耗测试框图

 

S820E具备标准天馈线测量的所有功能，并且具备两端口单向网络参数测量。可以测量天线等无缘器件的损耗，驻波，相位等参数。如果需要，还可升级为标准的2端口矢量网络分析仪，能够更准确的测量器件的双向S参数。

S820E支持外部探头的网络损耗测试。该测量可实现全频段扫描测试，适合宽带天馈系统应用。外部探头最大延长距离大于80米，这个距离能够满足几乎所有的主干和平层网络损耗测试。

S820E具备精确功率测量扩展功能，能够搭配安立公司全系列USB功率探头，特别是MA24105A USB通过式功率计，能够测量最大150W连续波功率，特别适合基站功率测量。

表2，S820E针对室内分布系统的测量项目

测量项目	安立方案	优点
基站发射功率	S820E+MA24105A	不需要连接任何衰减器，精确测量基站端口发射功率
路径损耗	S820E	一体化解决方案，实现宽带路径损耗测试
天馈线匹配	S820E	内置高级模式和经典S331D模式，使用简单
天线和器件性能测试	S820E	标配单方向传输和反射测试，能够对器件参数准确测量。更可以选配双端口测量选件，实现对器件双向S参数测量

 

3.2 基站信号质量检测

安立针对不同的应用要求，有非常多的基站测量仪表可供选择。全系列频谱分析仪可通过加装选件实现，也有专门用于基站检测的Cell Master和BTS Master系列。特别是Cell Master MT8212E一直是基站综测的利器。

 

 

 Anritsu Cell Master MT8212E 基站综合测试仪

·         基站分析

·         高性能频谱分析

·         天馈线分析

·         内置功率计

基站测量大部分指标要求直连基站测试，但是如果综测仪带有空口（OTA）测量功能，选择好测试地点，同样可以对调制参数进行测试。

MT8212E不仅能够完成所有关键和常用指标的测量，同时还具备以下特点：

-         智能自动电平设置。根据信号强度的变化自动调整仪器设置。例如参考电平，前置放大器等，使得仪表始终保持最佳测量动态范围，减少人为设置而带来的测量误差。这一特点特别对于空口测试非常有用，空口接收到的信号会随着话务量，测试地点的不同而不断变化着，如果测量设备不具备自动电平调制功能，那么设置会变得非常蛮烦，而且需要测量人员要求具备相当丰富的测试经验，来正确的调整仪器设置。

图8，智能自动电平调制

-         自动MIMO识别和测试。特别针对空口测试，仪表自动对MIMO信号识别，检测基站MIMO状态。

图9，MIMO自动识别

-         支持在线地图，实现下行信号覆盖测试。能够记录信号Cell ID，同步信号功率，SINR……

图10，下行覆盖测试在线地图

-         高动态范围，能够准确识别出空口中存在的扇区和基站（一次最多显示6个不同扇区和基站）。

图11，同步信号差30dB以上，仍然可以准确的发现小信号基站信号

-         具备一键测试功能。支持RF参数一键测试，调制参数一键测试，以及LTE汇总参数一键测试。

图12，一键测试功能

（a）RF一键测试  
 

（b）调制参数一键测试

（c）LTE所有参数一键测试

-        支持Pass/Fail 测试。自动检测测量参数是否符合基站测试标准。

      

图13，Pass/Fail 测试

3.3  系统非线性测量（PIM 测量）

现场无源互调测量需求不同于工厂，要求体积更小，重量轻，且最好为电池操作。这样才能满足复杂多变的室分测试环境。

安立公司PIM Master MW82119B系列产品：

-           业界第一台具备电池操作（工作时间>3小时）;

-           输出功率从0.3W到40W连续可调；

-           内置一体化无源互调定位功能（DTP）；

-           可选配天馈线测量功能（option 331）

-           具备多平台无线远程遥控功能。

 

MW82119B 无源互调分析仪，可选加配完整的天馈线测量功能，频率从2MHz到3GHz，可以实现对天馈线系统的上下行频带匹配进行测量，同时提供高分辨率（小于5cm）的精确断点定位（DTF）。特别对于十分系统，借助高分辨的DTF功能，可以对PIM定位起到辅助作用。

图：使用DTF（绿色trace）辅助DTP（黄色trace）定位。

图15，典型室内分布PIM测试位置点

工程施工阶段PIM测试顺序

（a）              测量天线

（b）              测量平层各分支

（c）              各个平层端口测量总平层PIM值

（d）              最后在扇区位置对天馈整体PIM值进行测试

在网络维护阶段，测量顺序正好相仿，变为由近及远，由主干到分支。

室分天线的位置，虽然经过理论设计，但是在实际施工中，由于顶灯，空调出风口，烟雾报警器，消防管道，吊顶等影响，很容易造成PIM指标恶化。因此，在国外的一些国家，开始在天线布设阶段，要求使用PIM测量仪表优化天线位置。

图16，使用非金属长杆，边移动天线位置边测量PIM值，找到最佳安装点。

3.3.1 MW82119B功能介绍

MW82119B具备完整的PIM测量功能，并提供方便的远程操作功能，以及多种扩展功能：

·         PIM vs Time。实现动态PIM测量，并能用于观测PIM结果的稳定性。

图17，敲击发现PIM问题

·         Distance-to-PIM （DTP）。实现PIM源快速定位，省去不必要的猜测，并能用于发现天线以及天线外PIM问题。

图18，支持6个标记点，发现多PIM源

·         Swept PIM。在接收通带内实现PIM扫频测试。

·         Noise Floor。低噪测试，用于排除外部干扰造成的PIM测量结果异常。

·         多平台无线远程遥控操作。支持Android，IOS，Windows…适合屋顶基站，室分问题排查。

·         可扩展安装GPS，以及USB功率计。GPS功能让测试数据增加地理位置信息，测试数据更真实，可靠。USB功率计，支持基站功率测量。

图19，使用PAD或手机无线远程操作

3.4 干扰综合解决方案

对于不同类型的干扰源，使用不同的测量设备，以保证测试的有效性。

 

干扰类型	推荐方案	优点
外部主动干扰	MT8212E+MA2700A+定向天线 或 MS2712E+MA2700A+定向天线	移动式干扰查找系统，体积小，机动性高。多平台兼容
基站内部干扰	MT8212E+PIM Master	具备天馈，信号分析，PIM分析的综合平台
基站间干扰	MT8212E	具备高性能基站分析功能，以及空中接口测试。

 

安立提供专业的干扰查找解决方案，包括高性能频谱分析仪，专业的干扰选件（选件25），有源天线手柄（MA2700A）以及高性能定向天线。

图20，安立便携式干扰查找系统

 

 

Cell Master MT8212E不仅具备完整的基站测试功能，而且具备高性能的频谱分析功能。

·         优秀的射频指标。-162dBm/Hz 底噪；-112dBc/Hz相位噪声……

·         高可靠性。-10 到 +55^oC 操作温度范围；通过美军标环境试验…

·         优秀的便携性。重3.7kg；3小时单电工作时间；预热时间<5分钟…

·         易于操作。8.4’’LCD; 简介操作界面；多种一键测量…

MA2700A有源天线手柄。

·         内置电子罗盘

·         内置前置预放

·         内置GPS接收机

·         USB供电，使用仪表供电

·         标准N（m) 天线接口，自由选择各类天线。

·         支持滤波器和放大器接入

·         灵活的极化方向变化

 

安立提供多种高新能定向天线选择，包括多种频段八木天线，宽带对数周期天线等。

图21，多种天线可供选择

（a）配合MA2700A使用的宽带定向天线(b) 方向性极好的八木天线

 

专业干扰选件（选件25），是安立公司针对干扰信号捕获，定位为一体的综合测试功能。功能包括：

·            频谱测试。干扰频谱分析。

·            瀑布图。记录信号功率，频率随时间的变化。能够连续记录长达72小时。

·            信号强度测试。显示功率或场强。并可开启啸叫音辅助测试。

·            信号频谱识别。通过信号占用信道，与标准信道比对，实现信号的自动识别。

·            RSSI测量。测量并记录信号强度随时间变化。

·            在线干扰地图辅助定位。配合MA2700A实现干扰来向自动标注。可实现地图平移，缩放（7级缩放）。

图22 ，干扰选件25功能

 

4.总结

 

测试项目	推荐方案	特点
功率和天馈系统测试	S820E+MA24105A	基站绝对功率以及路径损耗测量。 精确天馈线匹配和故障定位。 器件性能测试
基站信号检测	MT8212E	基站综合分析平台
天馈非线性问题	MW82119B	专业PIM测量
干扰排查	MT8212E（opt25） +MA2700A+天线	覆盖外部干扰，基站自干扰等测量和干扰源定位

 

安立公司始终保持着技术的领先，坚持为客户提供世界级先进的测量技术和设备。安立目前也是业界唯一能够提供基站检测，干扰查找，天馈系统测试完整方案的测试仪表公司。安立的方案，得到了行业内的一致认可和肯定。