在當(dāng)今日益擁擠的無(wú)線頻譜中，干擾變得越來(lái)越普遍和嚴(yán)重。鑒于許多無(wú)線信號(hào)的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性，需要同樣動(dòng)態(tài)的測(cè)量工具來(lái)有效地對(duì)部署的系統(tǒng)進(jìn)行故障排除和維護(hù)。

一種這樣的工具是實(shí)時(shí)頻譜分析儀 (RTSA) 功能，它提供高速、無(wú)間隙測(cè)量和各種信息顯示模式。將這些功能添加到手持式頻譜分析儀或組合分析儀后，現(xiàn)場(chǎng)人員可以使用一臺(tái)儀器來(lái)檢測(cè)、定位和解決同頻干擾和上行干擾等問(wèn)題（圖1）。數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 的不斷進(jìn)步使 RTSA 觸手可及。

圖 1. 憑借 50 GHz 的頻率覆蓋和 RTSA 功能，先進(jìn)的手持式分析儀能夠在現(xiàn)場(chǎng)有效地排除干擾。

查看常見(jiàn)的干擾問(wèn)題

任何類型的干擾都會(huì)對(duì)服務(wù)質(zhì)量和體驗(yàn)質(zhì)量等性能指標(biāo)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。幸運(yùn)的是，故障排除人員可以專注于通常會(huì)導(dǎo)致無(wú)線系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的幾種干擾類型。相對(duì)于信號(hào)交互，干擾可能是同信道（CCI）、鄰信道（ACI）或互調(diào)失真（IMD）。從網(wǎng)絡(luò)操作的角度來(lái)看，基站和移動(dòng)單元之間的下行鏈路或上行鏈路可能存在干擾。 ?

在無(wú)線系統(tǒng)中，干擾通常是由位置很近的小區(qū)站點(diǎn)和始終在傳輸?shù)幕疽鸬?。噪聲?huì)影響與移動(dòng)用戶的下行鏈路連接，導(dǎo)致基站天線處的上行鏈路噪聲增加，并最終降低蜂窩基站容量。受損信號(hào)干擾比顯示在由移動(dòng)設(shè)備生成并發(fā)送到基站的信道質(zhì)量指標(biāo) (CQI) 報(bào)告中。低 CQI 會(huì)導(dǎo)致更多的數(shù)據(jù)重傳和網(wǎng)絡(luò)速度的下降。 ?

在商用數(shù)字無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，外部干擾通常是運(yùn)營(yíng)商之間存在的窄頻率保護(hù)帶的結(jié)果。此外，任何頻譜的非法使用都會(huì)加劇這些問(wèn)題。 ?

評(píng)估傳統(tǒng)的干擾分析

如果網(wǎng)絡(luò)中存在干擾，典型的性能監(jiān)控工具可能會(huì)報(bào)告各種問(wèn)題：連接失敗、高信噪比 (SNR) 以及流量低時(shí)上行鏈路噪聲層上升。 ?

下一步是檢測(cè)和定位問(wèn)題的根源。傳統(tǒng)方法是使用連接到頻譜分析儀的定向天線，當(dāng)罪魁禍?zhǔn)装l(fā)送相對(duì)恒定的信號(hào)時(shí)，這種方法效果很好。 ?

檢測(cè)非恒定信號(hào)需要使用大多數(shù)掃頻調(diào)諧和基于 FFT 的頻譜分析儀的“最大保持”顯示功能。然而，由于這些分析儀在掃描復(fù)位或 FFT 處理期間通常具有較長(zhǎng)的死區(qū)時(shí)間，因此最大保持可能會(huì)非常耗時(shí)，因?yàn)樗鼤?huì)逐漸累積“突發(fā)”或類似隨機(jī)信號(hào)的細(xì)節(jié)。它也可能錯(cuò)過(guò)非常短暫的信號(hào)。 ?

利用無(wú)間隙測(cè)量

RTSA 是一種 FFT 分析儀，在連續(xù)處理輸入數(shù)據(jù)的模式下運(yùn)行，這解決了分析儀死區(qū)時(shí)間和類隨機(jī)信號(hào)的問(wèn)題。分析儀設(shè)置為感興趣的起始頻率或中心頻率，頻率跨度小于或等于其最大實(shí)時(shí)分析帶寬。憑借其與 DSP 和顯示引擎同步的大緩沖存儲(chǔ)器，分析儀可以足夠快地處理和清空存儲(chǔ)器以捕獲所有傳入數(shù)據(jù)（圖 2）。無(wú)間隙測(cè)量流可以檢測(cè)分析儀實(shí)時(shí)帶寬內(nèi)的動(dòng)態(tài)瞬態(tài)和窄脈沖。

RTSA 性能是底層 ADC 和 DSP 硬件的一項(xiàng)功能。在當(dāng)代分析儀中，最大實(shí)時(shí)帶寬范圍從手持式分析儀的 10 MHz 到臺(tái)式信號(hào)分析儀的 1 GHz。在現(xiàn)場(chǎng)故障排除中，10 MHz 通常足以滿足當(dāng)今大多數(shù)無(wú)線應(yīng)用的需求。

圖 2. 無(wú)間隙 RTSA 處理使用加權(quán)或“窗口”函數(shù)和重疊 FFT 計(jì)算來(lái)增強(qiáng)動(dòng)態(tài)信號(hào)的測(cè)量和顯示。

兩個(gè)更重要且相關(guān)的特征是“100% 截獲概率”（POI）和最小可檢測(cè)信號(hào)。POI 定義了分析儀能夠以 100% 的概率和全幅度精度檢測(cè)到的最短信號(hào)持續(xù)時(shí)間；最小可檢測(cè)信號(hào)更短，是原始 ADC 和 DSP 性能的函數(shù)。在手持式分析儀中，POI 的典型值為 12 μs，最小可檢測(cè)信號(hào)的典型值為 22 ns。 ?

在現(xiàn)場(chǎng)追蹤干擾時(shí)，另一個(gè)關(guān)鍵規(guī)范是無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍 (SFDR)。分析儀的前端性能越好，RTSA 就越容易從內(nèi)部雜散信號(hào)中辨別出感興趣的低電平信號(hào)。 ?

緩解干擾問(wèn)題

CCI 是指與服務(wù)載波頻率相同或在其信道帶寬內(nèi)的任何干擾信號(hào)。在數(shù)字無(wú)線系統(tǒng)中，干擾信號(hào)只有在與基帶幀同步時(shí)才會(huì)產(chǎn)生影響。 ?

通常，CCI 對(duì)下行鏈路的影響更大，因?yàn)橄到y(tǒng)沒(méi)有關(guān)于此類干擾的直接反饋。例如，如果干擾源將射頻能量發(fā)射到 LTE 下行鏈路信道的中間，移動(dòng)單元會(huì)檢測(cè)到較差的 SNR，并作為響應(yīng)，在上行鏈路上傳輸更多功率。 ?

CCI 的檢測(cè)和故障排除可能很困難，因?yàn)楦蓴_源通常隱藏在載波信號(hào)之下。當(dāng)使用傳統(tǒng)的頻譜分析儀時(shí)，檢測(cè)此類信號(hào)的唯一可靠方法是關(guān)閉載波發(fā)射機(jī)——這太具有破壞性，在現(xiàn)場(chǎng)不實(shí)用。

對(duì)于 RTSA，密度顯示是一種頻譜測(cè)量，它為頻率和功率增加了第三個(gè)維度——出現(xiàn)頻率。顯示屏采用顏色編碼以顯示發(fā)生率，范圍從紅色（經(jīng)常）到藍(lán)色（較少）。由于干擾源在信號(hào)電平分布方面與載波不同，因此密度顯示更容易檢測(cè)同一信道中的多個(gè)信號(hào)（圖 3）。

圖 3. 與傳統(tǒng)的頻譜分析儀（左）相比，RTSA 和密度顯示（右）顯示在 W-CDMA 信號(hào)的中心存在雙向 FM 信號(hào)。

在 LTE 等寬帶系統(tǒng)中，上行鏈路中的噪聲限制了網(wǎng)絡(luò)容量和性能。由于系統(tǒng)內(nèi)的蜂窩基站和移動(dòng)設(shè)備以相同的頻率運(yùn)行，因此控制系統(tǒng)內(nèi)部和外部的所有噪聲至關(guān)重要。 ?

使用 RTSA，執(zhí)行無(wú)間隙捕獲然后應(yīng)用密度顯示的能力使用戶能夠找到特定信號(hào)的時(shí)間特征并查看信號(hào)中功率的統(tǒng)計(jì)分布。這使得分離各種信號(hào)類型變得更加容易，即使在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中也是如此。 ?

檢查硬件問(wèn)題

超過(guò)一半的干擾問(wèn)題是由網(wǎng)絡(luò)中的射頻子系統(tǒng)或組件故障引起的，最常見(jiàn)的罪魁禍?zhǔn)资翘炀€和電纜。 ?

在天線中，關(guān)鍵性能參數(shù)是回波損耗或電壓駐波比 (VSWR)。如果發(fā)射天線的回波損耗降低，則將更少的能量傳輸?shù)礁采w區(qū)域。移動(dòng)單元通過(guò)增加發(fā)射功率來(lái)響應(yīng)，這會(huì)導(dǎo)致基站接收器處的噪聲增加?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員可能會(huì)將此誤解為外部干擾，從而使他們大打出手。每當(dāng)懷疑有外部干擾時(shí)，第一步是使用適當(dāng)配備的手持式分析儀測(cè)試（即掃描）天線。 ?

電纜會(huì)受到各種環(huán)境力的影響，隨著時(shí)間的推移，連接器可能會(huì)腐蝕并且電纜可能會(huì)彎曲。這些類型的劣化通常會(huì)導(dǎo)致電纜損耗增加，從而降低小區(qū)邊緣附近的接收功率水平并導(dǎo)致 SNR 下降。執(zhí)行與鏈路預(yù)算相關(guān)的常規(guī)電纜損耗測(cè)量是避免網(wǎng)絡(luò)內(nèi)干擾問(wèn)題的主動(dòng)方式。

干擾是許多潛在問(wèn)題的征兆。配備 RTSA 的手持式分析儀可以幫助工程師和技術(shù)人員快速檢測(cè)干擾問(wèn)題，找出原因，并在實(shí)施修復(fù)后驗(yàn)證系統(tǒng)性能。

　　審核編輯：湯梓紅