GSM基站在线测试方法
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GSM基站在线测试方法
ＧＳＭ基站经过长期的使用，设备元器件的老化，不仅可能影响本系统网络的通信质量，而且会影响其他通信系统的正常通信，并对空中电波秩序构成威胁。 为了保证ＧＳＭ网络的正常运行，并与其它通信系统互不干扰，对正在使用的ＧＳＭ９００／１８００移动通信系统基站进行检测检测很有必要。
基站的测量方法有两种，一个是使用ＧＳＭ基站专用测试仪进行测量，这是最先进、最方便的方法。另一个是使用配备专用测试软件的频谱分析仪进行测量，这种测量方法比较经济，对于基站设备的基本性能、对于无线电管理最关心的发射机性能指标都能进行可靠的测量。本文介绍的是第二种测量方法。
一、 测量仪器及主要性能
１． ＨＰ８５９３Ｅ 频谱仪
该频谱仪配备了下列选件用于测试。
Ｏｐｔｉｏｎ ００４ 高稳频率基准
Ｏｐｔｉｏｎ １０５ 时间门控频谱分析
Ｏｐｔｉｏｎ １５１ 高速Ａ／Ｄ及数字解调
Ｏｐｔｉｏｎ １６３ Ｏｐｔｉｏｎ １５１的ＧＳＭ／ＤＣＳ的固件
ＨＰ８５７２７ ＧＳＭ 多频段发射机测试软件
２． 衰减器
衰减４０ｄＢ。
３． 功率计
通过式功率计,耦合端约有４０ ｄＢ耦合损耗。
二、设备连接方法
我国ＧＳＭ通信系统的基站设备的生产商主要有十几家，设备的型号有很多种，它们的空中接口协议是一致的，但内部的组成各厂家之间却不尽相同，测量时须具体问题具体分析，测量方法有以下三种。
１． 如果发射机上有测试端口，只需将测试端口与频谱仪射频输入连接，就可以进行测试。
此种测试方法比较方便，但存在两个问题，一是测量的发射时隙不稳定，被选择的时隙随时可能中断发射。为了使测量的时隙不中断或中断时间很短，可在基站工作的较忙时进行测量，根据基站某频点八个时隙占用度，暂停部分频点的工作，使工作的频点处于相对繁忙状态，还可以在基站最空闲时，用手机主动发射，测量与手机通信的信号。二是测试端口的信号是从发射输出耦合出来的，它们之间的耦合损耗只能从设备说明书得到，不能进行测量，因此测量发射机发射功率的结果只能作为参考。
２． 当基站发射机上没有测试端口，测试必须在通信系统的网管人员协助下，进行设备连接。根据工作模式不同，设备连接有如下两种方法。
a. 基站工作于非跳频模式
当基站工作于非跳频模式时，信道通信系统的网管人员将一个信道暂停发射。
将功率计直通的一个端口Ａ连接一个基站发射机出口，另一个端口Ｂ 与衰减器输入端连接，４０ｄＢ衰减器输出端与频谱仪射频输入端连接。
将功率计耦合端口Ｃ与手机联结起来。
通信系统的网管人员将暂停信道启动，使它正常工作状态。
打开频谱仪准备测试，打开手机与基站建立正常通信状态。
b. 基站工作于跳频模式
当基站工作于跳频模式时，信道通信系统的网管人员将一个基站暂停发射。
将功率计直通的一个端口Ａ连接基站合路器发射出口。其它步骤基本与非跳频模式相同。
三、测试步骤
１． 在测试端口测量
（１）外部衰减设定
选择ＥＸＴ ＡＴＴＥＮ, 输入的耦合损耗和测试端口至频谱仪之间的插入损耗。
（２）测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ
基站工作于非跳频模式，使用软件自动测试功能 ＡＵＴＯ ＡＲＦＣＮ＆ＴＮ，测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ。基站工作于跳频模式，这几个跳频信道在系统已经设定，可以用频谱仪模式测量出工作频率，从而得到发射机设定的几个跳频射频信道ＡＲＦＣＮ。尽管工作于跳频，但是测试仍固定于某一信道，测试内容同无跳频时测试相同，测量工作时隙ＴＮ。
（３）测量发射射频载频功率包络
由于大多数基站没有帧同步输出。在进行其他项目测试是须将帧同步作好，如果不先进行此项测试，则直接影响其他项目的测量准确性。因此，此项测试是其它项目测试的前提。选择 Ｐ ｖｓ Ｔ ＴＩＭＥＳＬＯＴ, 测量发射射频载频功率包络，调节ＴＲＩＧ ＤＥＬＡＹ使测量脉冲位于恰当的位置，准确测量出功率／时间包络，并使基站与频谱仪之间帧同步。
（４）发射机频率误差与相位误差
选择Ｐｈａｓｅ ＆ Ｆｒｅｑ Ｅｒｒ,对不必连续的２０个突发脉冲进行频率相位误差测量。
（５）测量输出射频频谱
选择ＭＯＤＵＬＡＴ ＭＵＬＴＩＰＬＥ, 测量输出射频频谱。频率偏置分别为：
0、100、200、250、400、600、800kHz、1MHz、1.2MHz、1.4MHz、1.6MHz、1.8MHz。
（６）测量切换瞬态频谱
选择ＴＲＡＮＳＮＴ ＭＵＬＴＩＰＬＥ?测量瞬态切换输出频谱。频率偏置分别为：
０、４００、６００、１２００、１８００ＫＨｚ。
（７）测量发射机的杂散辐射
选择ＴＸ ＢＡＮＤ测量发射频带内的杂散电平。
选择ＲＸ ＢＡＮＤ测量接收频带内的杂散电平。
选择ＯＵＴＳＩＤＥ ＴＸ ＲＸ测量发射频带外的杂散电平。
ＧＳＭ９００频段的带外部分为：１００ＫＨｚ－８８０ＭＨｚ＆９１５ＭＨｚ－１２．７５ＧＨｚ
ＤＣＳ１８００频段的带外部分为：１００ＫＨｚ－１７０５ＭＨｚ＆１７８０ＭＨｚ－１２．７５ＧＨｚ
（８）测量平均发射载频功率
选择ＣＡＲＲＩＥＲ ＰＯＷＥＲ，对基站的发射功率进行测试。
２． 基站工作非跳频模式
基站工作非跳频模式时，基站的一个发射机只能与一个手机建立通信，频谱仪测量此发射机指定频点、某个时隙的发射信号。
（１）外部衰减设定
选择ＥＸＴ ＡＴＴＥＮ输入发射机至频谱仪之间的衰减值（约４０ｄＢ）。
（２）测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ
使用软件自动测试功能 ＡＵＴＯ ＡＲＦＣＮ＆ＴＮ，测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ。
其余测试步骤同１的（３）－（８）项。
３． 基站工作于跳频模式
基站工作于跳频模式，只在几个固定的频道上跳频。这几个跳频信道在系统已经设定。基站的一组发射机只能与一个手机建立通信，尽管工作于跳频，但是测试仍固定于某一信道、某个时隙的发射信号，测试内容同无跳频时测试相同。
（１）外部衰减设定
选择ＥＸＴ ＡＴＴＥＮ输入发射机至频谱仪之间的衰减值（约４０ｄＢ）。
（２）测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ
使用频谱仪的ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＡＮＡＬＹＺＥＲ模式测量跳变中的工作频率，从而得到发射机设定的跳频绝对射频信道ＡＲＦＣＮ。选择某一信道，测量出工作时隙ＴＮ。
其余测试步骤同１的（３）－（８）项。
四、 测试方法分析
ＧＳＭ基站无线设备的技术指标和测试方法的标准是《中华人们共和国通往行业标准 ＹＤ／Ｔ８８３－１９９６》和《ＧＳＭ建议１１．１０第二阶段》。
在实际的测试中，由于通信系统已投入运行，对于标准所要求的测试条件有时不能做到，主要差别是工作时隙的不同。尽管实际测量与标准有差别，但是测量方法比较恰当，测量的条件与标准接近，实际测量结果的分析，可以参照标准稍加修正。测量结果一致性很高，可以作为今后复查的依据。
ＧＳＭ基站经过长期的使用，设备元器件的老化，不仅可能影响本系统网络的通信质量，而且会影响其他通信系统的正常通信，并对空中电波秩序构成威胁。 为了保证ＧＳＭ网络的正常运行，并与其它通信系统互不干扰，对正在使用的ＧＳＭ９００／１８００移动通信系统基站进行检测检测很有必要。
基站的测量方法有两种，一个是使用ＧＳＭ基站专用测试仪进行测量，这是最先进、最方便的方法。另一个是使用配备专用测试软件的频谱分析仪进行测量，这种测量方法比较经济，对于基站设备的基本性能、对于无线电管理最关心的发射机性能指标都能进行可靠的测量。本文介绍的是第二种测量方法。
一、 测量仪器及主要性能
１． ＨＰ８５９３Ｅ 频谱仪
该频谱仪配备了下列选件用于测试。
Ｏｐｔｉｏｎ ００４ 高稳频率基准
Ｏｐｔｉｏｎ １０５ 时间门控频谱分析
Ｏｐｔｉｏｎ １５１ 高速Ａ／Ｄ及数字解调
Ｏｐｔｉｏｎ １６３ Ｏｐｔｉｏｎ １５１的ＧＳＭ／ＤＣＳ的固件
ＨＰ８５７２７ ＧＳＭ 多频段发射机测试软件
２． 衰减器
衰减４０ｄＢ。
３． 功率计
通过式功率计,耦合端约有４０ ｄＢ耦合损耗。
二、设备连接方法
我国ＧＳＭ通信系统的基站设备的生产商主要有十几家，设备的型号有很多种，它们的空中接口协议是一致的，但内部的组成各厂家之间却不尽相同，测量时须具体问题具体分析，测量方法有以下三种。
１． 如果发射机上有测试端口，只需将测试端口与频谱仪射频输入连接，就可以进行测试。
此种测试方法比较方便，但存在两个问题，一是测量的发射时隙不稳定，被选择的时隙随时可能中断发射。为了使测量的时隙不中断或中断时间很短，可在基站工作的较忙时进行测量，根据基站某频点八个时隙占用度，暂停部分频点的工作，使工作的频点处于相对繁忙状态，还可以在基站最空闲时，用手机主动发射，测量与手机通信的信号。二是测试端口的信号是从发射输出耦合出来的，它们之间的耦合损耗只能从设备说明书得到，不能进行测量，因此测量发射机发射功率的结果只能作为参考。
２． 当基站发射机上没有测试端口，测试必须在通信系统的网管人员协助下，进行设备连接。根据工作模式不同，设备连接有如下两种方法。
a. 基站工作于非跳频模式
当基站工作于非跳频模式时，信道通信系统的网管人员将一个信道暂停发射。
将功率计直通的一个端口Ａ连接一个基站发射机出口，另一个端口Ｂ 与衰减器输入端连接，４０ｄＢ衰减器输出端与频谱仪射频输入端连接。
将功率计耦合端口Ｃ与手机联结起来。
通信系统的网管人员将暂停信道启动，使它正常工作状态。
打开频谱仪准备测试，打开手机与基站建立正常通信状态。
b. 基站工作于跳频模式
当基站工作于跳频模式时，信道通信系统的网管人员将一个基站暂停发射。
将功率计直通的一个端口Ａ连接基站合路器发射出口。其它步骤基本与非跳频模式相同。
三、测试步骤
１． 在测试端口测量
（１）外部衰减设定
选择ＥＸＴ ＡＴＴＥＮ, 输入的耦合损耗和测试端口至频谱仪之间的插入损耗。
（２）测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ
基站工作于非跳频模式，使用软件自动测试功能 ＡＵＴＯ ＡＲＦＣＮ＆ＴＮ，测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ。基站工作于跳频模式，这几个跳频信道在系统已经设定，可以用频谱仪模式测量出工作频率，从而得到发射机设定的几个跳频射频信道ＡＲＦＣＮ。尽管工作于跳频，但是测试仍固定于某一信道，测试内容同无跳频时测试相同，测量工作时隙ＴＮ。
（３）测量发射射频载频功率包络
由于大多数基站没有帧同步输出。在进行其他项目测试是须将帧同步作好，如果不先进行此项测试，则直接影响其他项目的测量准确性。因此，此项测试是其它项目测试的前提。选择 Ｐ ｖｓ Ｔ ＴＩＭＥＳＬＯＴ, 测量发射射频载频功率包络，调节ＴＲＩＧ ＤＥＬＡＹ使测量脉冲位于恰当的位置，准确测量出功率／时间包络，并使基站与频谱仪之间帧同步。
（４）发射机频率误差与相位误差
选择Ｐｈａｓｅ ＆ Ｆｒｅｑ Ｅｒｒ,对不必连续的２０个突发脉冲进行频率相位误差测量。
（５）测量输出射频频谱
选择ＭＯＤＵＬＡＴ ＭＵＬＴＩＰＬＥ, 测量输出射频频谱。频率偏置分别为：
0、100、200、250、400、600、800kHz、1MHz、1.2MHz、1.4MHz、1.6MHz、1.8MHz。
（６）测量切换瞬态频谱
选择ＴＲＡＮＳＮＴ ＭＵＬＴＩＰＬＥ?测量瞬态切换输出频谱。频率偏置分别为：
０、４００、６００、１２００、１８００ＫＨｚ。
（７）测量发射机的杂散辐射
选择ＴＸ ＢＡＮＤ测量发射频带内的杂散电平。
选择ＲＸ ＢＡＮＤ测量接收频带内的杂散电平。
选择ＯＵＴＳＩＤＥ ＴＸ ＲＸ测量发射频带外的杂散电平。
ＧＳＭ９００频段的带外部分为：１００ＫＨｚ－８８０ＭＨｚ＆９１５ＭＨｚ－１２．７５ＧＨｚ
ＤＣＳ１８００频段的带外部分为：１００ＫＨｚ－１７０５ＭＨｚ＆１７８０ＭＨｚ－１２．７５ＧＨｚ
（８）测量平均发射载频功率
选择ＣＡＲＲＩＥＲ ＰＯＷＥＲ，对基站的发射功率进行测试。
２． 基站工作非跳频模式
基站工作非跳频模式时，基站的一个发射机只能与一个手机建立通信，频谱仪测量此发射机指定频点、某个时隙的发射信号。
（１）外部衰减设定
选择ＥＸＴ ＡＴＴＥＮ输入发射机至频谱仪之间的衰减值（约４０ｄＢ）。
（２）测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ
使用软件自动测试功能 ＡＵＴＯ ＡＲＦＣＮ＆ＴＮ，测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ。
其余测试步骤同１的（３）－（８）项。
３． 基站工作于跳频模式
基站工作于跳频模式，只在几个固定的频道上跳频。这几个跳频信道在系统已经设定。基站的一组发射机只能与一个手机建立通信，尽管工作于跳频，但是测试仍固定于某一信道、某个时隙的发射信号，测试内容同无跳频时测试相同。
（１）外部衰减设定
选择ＥＸＴ ＡＴＴＥＮ输入发射机至频谱仪之间的衰减值（约４０ｄＢ）。
（２）测量绝对射频信道ＡＲＦＣＮ和工作时隙ＴＮ
使用频谱仪的ＳＰＥＣＴＲＵＭ ＡＮＡＬＹＺＥＲ模式测量跳变中的工作频率，从而得到发射机设定的跳频绝对射频信道ＡＲＦＣＮ。选择某一信道，测量出工作时隙ＴＮ。
其余测试步骤同１的（３）－（８）项。
四、 测试方法分析
ＧＳＭ基站无线设备的技术指标和测试方法的标准是《中华人们共和国通往行业标准 ＹＤ／Ｔ８８３－１９９６》和《ＧＳＭ建议１１．１０第二阶段》。
在实际的测试中，由于通信系统已投入运行，对于标准所要求的测试条件有时不能做到，主要差别是工作时隙的不同。尽管实际测量与标准有差别，但是测量方法比较恰当，测量的条件与标准接近，实际测量结果的分析，可以参照标准稍加修正。测量结果一致性很高，可以作为今后复查的依据。