王立春 羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

羅德與施瓦茨技術(shù)專欄

手持式頻譜儀R&S?FSH助力外場無線測試

王立春 羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司

編者按：在過去的幾年，全球范圍內(nèi)掀起了一股LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的浪潮，在部署通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，外場條件下，手持式頻譜分析儀R&S?FSH能夠?qū)景l(fā)射的LTE信號(hào)進(jìn)行解調(diào)測試，而且配合定向天線還能夠定位干擾信號(hào)來源。手持式頻譜分析儀作為外場測試的多面手，能夠?yàn)楸Ｕ暇W(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提供多方面的助力。羅德與施瓦茨（中國）科技有限公司王立春所撰《手持式頻譜儀R&S?FSH助力外場無線測試》一文首先介紹了手持式頻譜分析儀的多種測試功能，并重點(diǎn)介紹了LTE的外場測試功能，除了支持傳統(tǒng)的LTE射頻測試之外，R&S?FSH還支持對(duì)空口接收的LTE信號(hào)進(jìn)行調(diào)解，此外還支持對(duì)LTE載波聚合信號(hào)的測試；最后，介紹了R&S?FSH配合定向天線進(jìn)行干擾定位測試，可以進(jìn)一步保障通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。

在過去的幾年，全球范圍內(nèi)掀起了一股LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的浪潮，在部署新的通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，外場條件下，手持式頻譜分析儀R&S?FSH能夠?qū)景l(fā)射的LTE信號(hào)進(jìn)行解調(diào)測試，而且配合定向天線還能夠定位干擾信號(hào)來源。手持式頻譜分析儀作為外場測試的多面手，能夠?yàn)楸Ｕ暇W(wǎng)絡(luò)質(zhì)量提供多方面的助力。

手持式頻譜分析儀 外場測試 LTE FSH

1 引言

無線電通信在我們的日常生活中應(yīng)用越來越廣泛，為了保障通信質(zhì)量，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及通信信號(hào)的現(xiàn)場測試需求也越來越多。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)人員在日常工作中，針對(duì)外場測試，手持式頻譜分析儀已經(jīng)成為維護(hù)人員非常得力的幫手。

與臺(tái)式儀表不同，通常手持式頻譜分析儀為了應(yīng)對(duì)外場測試，體積都會(huì)設(shè)計(jì)的比較小巧，重量較輕，而且采用電池供電的方式，使得現(xiàn)場測量更加方便。雖然手持式頻譜儀設(shè)計(jì)的比臺(tái)式儀表小巧，但是也能夠支持多種測試功能，使得在現(xiàn)場一臺(tái)儀表就能夠應(yīng)對(duì)發(fā)射功率測量、天饋線測量、基站信號(hào)解調(diào)、干擾信號(hào)查找等多種測試需求。

2 外場測試的多面手

羅德與施瓦茨公司以其在無線電測試與測量領(lǐng)域80余年的領(lǐng)先經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新技術(shù)，推出了第二代手持式頻譜儀FSH。R&S?FSH的測量頻率可以達(dá)到20GHz，本身具有非常好的噪底（-161dBm/Hz），同時(shí)可以支持對(duì)現(xiàn)有的2G、3G、4G信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。

手持式頻譜分析儀R&S?FSH首先能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行頻譜分析，而且標(biāo)配內(nèi)置低噪放，可以測量非常微弱的無線信號(hào)。在頻譜測量的基礎(chǔ)上，R&S?FSH還具備各種信號(hào)解調(diào)功能，其解調(diào)帶寬為20MHz，可以對(duì)GSM、WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000、1x EV_DO、LTEFDD、LTETDD等各種信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，使得維護(hù)人員可以在現(xiàn)場對(duì)基站發(fā)射信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行分析。R&S?FSH還可以內(nèi)置跟蹤源和駐波比電橋，這樣也可以把R&S?FSH作為一臺(tái)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀來使用。

R&S?FSH配合R&S提供的外圍設(shè)備，還可以完成其它測試。R&S?FSH可以與R&S提供的功率探頭相連，這樣R&S?FSH就可以當(dāng)做功率計(jì)主機(jī)來使用。R&S還提供定向天線，配合R&S?FSH使用的話，可以用來定位現(xiàn)場的干擾信號(hào)。如果配合全向天線，R&S?FSH還可以用來測量現(xiàn)場的電磁場強(qiáng)度，如果需要對(duì)電磁場強(qiáng)測量結(jié)果進(jìn)行記錄與分析，R&S還提供專門的軟件RFEX，電磁場強(qiáng)測試系統(tǒng)組成見圖1。

3 外場LTE無線信號(hào)測量

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模越來越大，在外場環(huán)境下對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行現(xiàn)場測量的需求也越來越多。對(duì)此，R&S?FSH配有強(qiáng)大的LTE信號(hào)解調(diào)能力，能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜測試。

圖1 R&S電磁場強(qiáng)測試系統(tǒng)組成

3.1 常規(guī)的LTE信號(hào)解調(diào)模式

為了能夠更好地支持網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，R&S?FSH能夠支持對(duì)LTE FDD和LTETDD信號(hào)的多種測試項(xiàng)目，包括信道功率（Channel Power）、鄰道泄漏比（ACLR）、頻譜發(fā)射模板（SEM）、載頻誤差（Carrier Error）、各種不同信道的功率和EVM等參數(shù)，其中部分測量結(jié)果顯示見圖2。

圖2 R&S?FSH解調(diào)LTE信號(hào)部分結(jié)果顯示

3.2 通過空中接口（Over The Air）對(duì)LTE信號(hào)進(jìn)行解調(diào)

傳統(tǒng)的外場手持式頻譜分析儀測量基站信號(hào)的方式都是將連接發(fā)射塔上天線的饋線斷開，利用饋線將信號(hào)送入頻譜儀，從而對(duì)基站發(fā)射信號(hào)進(jìn)行測量。但是這種方式需要先關(guān)掉基站饋線的信號(hào)，然后連接頻譜儀，再激活基站，才能進(jìn)行測量。這種方式不但過程繁瑣，而且關(guān)掉信號(hào)期間還會(huì)影響該地區(qū)的通信服務(wù)，還有就是有些天線塔的位置維護(hù)人員不易到達(dá)，給維護(hù)工作帶來了很多麻煩。

為此，R&S?FSH提供了空口（OverTheAir）測試功能，即FSH能夠利用天線接收附近基站發(fā)射的LTE信號(hào)并解調(diào)，而且支持MIMO模式下空口LTE信號(hào)解調(diào)。目前，空口解調(diào)模式下，R&S?FSH支持單天線、兩天線和四天線發(fā)射模式下的解調(diào)。圖3顯示R&S?FSH在空口模式下，基站兩天線發(fā)射模式下的信號(hào)解調(diào)結(jié)果。

3.3 LTE載波聚合信號(hào)解調(diào)

隨著LTE從3GPP R8演進(jìn)至3GPP R10，也就是LTE-Advanced，很多LTE網(wǎng)絡(luò)開始支持載波聚合技術(shù)，R&S?FSH也支持在單天線（SISO）或者多天線（MIMO）環(huán)境下對(duì)載波聚合的空口信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，為LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)之后的外場維護(hù)提供了保障。如圖4所示，基站為兩天線發(fā)射、三載波聚合場景，R&S?FSH通過空中接口接收到LTE信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，能夠得到每個(gè)載波的發(fā)射功率、載頻誤差、同步信號(hào)強(qiáng)度、小區(qū)ID以及每個(gè)載波的雙天線定時(shí)誤差等參數(shù)，并能夠根據(jù)幾個(gè)載波的小區(qū)ID是否一樣來自動(dòng)判斷3個(gè)載波信號(hào)是否是載波聚合信號(hào)。

圖3 FSH針對(duì)空口MIMOLTE信號(hào)的解調(diào)

圖4 LTE兩天線/三載波聚合信號(hào)的空口解調(diào)結(jié)果

4 外場干擾信號(hào)定位

目前，空中6GHz以下的通信信號(hào)越來越多，頻譜資源越來越擁擠，導(dǎo)致一些運(yùn)營商的通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常受到不明來源的干擾。每個(gè)運(yùn)營商都可以從自己的后臺(tái)看到哪些地區(qū)的通信受到了干擾，但是要真正定位干擾源，很多時(shí)候還是需要在現(xiàn)場通過測試來實(shí)現(xiàn)。

R&S?FSH可以連接定向天線R&S?HL300（或者R&S?HE300），在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)干擾定位測量。R&S?HL300是R&S專門研制用于與FSH配合使用的定向天線，該天線內(nèi)置GPS接收模塊及電子羅盤，在測試過程中可以實(shí)時(shí)顯示目前測試人員所處的GPS位置以及目前天線所指向的方位角信息。配合R&S?FSH的“音頻嘯叫”功能，測試人員可以根據(jù)所聽到的聲音尖銳程度來判斷該方向上信號(hào)強(qiáng)度的大小，可用于定位干擾源的方向。定向天線R&S?HL300與R&S?FSH的連接如圖5所示。

圖5 FSH與定向三線HL300連接圖

除了利用方位角信息來追蹤干擾源之外，R&S?FSH還提供“三角定位”的方法來定位干擾源。三角定位測試界面如圖6所示。首先，利用R&S提供的軟件OSMWizard下載所在城市的地圖，R&S?FSH可以直接調(diào)用地圖文件并顯示在屏幕上；然后，在有干擾的地區(qū)不同的地點(diǎn)上分別記錄下最強(qiáng)干擾源的方位，R&S?FSH會(huì)自動(dòng)在該方位角上畫一條直線；最后，激活三角定位功能，R&S?FSH會(huì)自動(dòng)根據(jù)幾條直線的交叉點(diǎn)畫出一個(gè)圓圈，定位出干擾信號(hào)可能的位置。

5 結(jié)束語

本文首先介紹了手持式頻譜分析儀的多種測試功能；然后，重點(diǎn)介紹了LTE的外場測試功能，除了支持傳統(tǒng)的LTE射頻測試之外，R&S?FSH還支持對(duì)空口接收的LTE信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，此外還支持對(duì)LTE載波聚合信號(hào)的測試；最后，介紹了R&S?FSH配合定向天線進(jìn)行干擾定位測試，可以進(jìn)一步保障通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。

圖6 R&S?FSH三角定位功能顯示界面

目前，隨著通信網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，針對(duì)外場維護(hù)測試的需求也越來越多，R&S公司的手持式頻譜分析儀R&S?FSH便于攜帶且功能強(qiáng)大，能夠幫助維護(hù)人員更快地完成外場測試。