手持式频谱仪R&S®FSH助力外场无线测试

王立春 罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司

罗德与施瓦茨技术专栏

手持式频谱仪R&S®FSH助力外场无线测试

王立春 罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司

编者按：在过去的几年，全球范围内掀起了一股LTE网络建设的浪潮，在部署通信网络时，外场条件下，手持式频谱分析仪R&S®FSH能够对基站发射的LTE信号进行解调测试，而且配合定向天线还能够定位干扰信号来源。手持式频谱分析仪作为外场测试的多面手，能够为保障网络质量提供多方面的助力。罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司王立春所撰《手持式频谱仪R&S®FSH助力外场无线测试》一文首先介绍了手持式频谱分析仪的多种测试功能，并重点介绍了LTE的外场测试功能，除了支持传统的LTE射频测试之外，R&S®FSH还支持对空口接收的LTE信号进行调解，此外还支持对LTE载波聚合信号的测试；最后，介绍了R&S®FSH配合定向天线进行干扰定位测试，可以进一步保障通信网络的质量。

在过去的几年，全球范围内掀起了一股LTE网络建设的浪潮，在部署新的通信网络时，外场条件下，手持式频谱分析仪R&S®FSH能够对基站发射的LTE信号进行解调测试，而且配合定向天线还能够定位干扰信号来源。手持式频谱分析仪作为外场测试的多面手，能够为保障网络质量提供多方面的助力。

手持式频谱分析仪 外场测试 LTE FSH

1 引言

无线电通信在我们的日常生活中应用越来越广泛，为了保障通信质量，针对网络设备及通信信号的现场测试需求也越来越多。网络设备维护人员在日常工作中，针对外场测试，手持式频谱分析仪已经成为维护人员非常得力的帮手。

与台式仪表不同，通常手持式频谱分析仪为了应对外场测试，体积都会设计的比较小巧，重量较轻，而且采用电池供电的方式，使得现场测量更加方便。虽然手持式频谱仪设计的比台式仪表小巧，但是也能够支持多种测试功能，使得在现场一台仪表就能够应对发射功率测量、天馈线测量、基站信号解调、干扰信号查找等多种测试需求。

2 外场测试的多面手

罗德与施瓦茨公司以其在无线电测试与测量领域80余年的领先经验和创新技术，推出了第二代手持式频谱仪FSH。R&S®FSH的测量频率可以达到20GHz，本身具有非常好的噪底（-161dBm/Hz），同时可以支持对现有的2G、3G、4G信号进行解调。

手持式频谱分析仪R&S®FSH首先能够对信号进行频谱分析，而且标配内置低噪放，可以测量非常微弱的无线信号。在频谱测量的基础上，R&S®FSH还具备各种信号解调功能，其解调带宽为20MHz，可以对GSM、WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000、1x EV_DO、LTEFDD、LTETDD等各种信号进行解调，使得维护人员可以在现场对基站发射信号质量进行分析。R&S®FSH还可以内置跟踪源和驻波比电桥，这样也可以把R&S®FSH作为一台矢量网络分析仪来使用。

R&S®FSH配合R&S提供的外围设备，还可以完成其它测试。R&S®FSH可以与R&S提供的功率探头相连，这样R&S®FSH就可以当做功率计主机来使用。R&S还提供定向天线，配合R&S®FSH使用的话，可以用来定位现场的干扰信号。如果配合全向天线，R&S®FSH还可以用来测量现场的电磁场强度，如果需要对电磁场强测量结果进行记录与分析，R&S还提供专门的软件RFEX，电磁场强测试系统组成见图1。

3 外场LTE无线信号测量

随着LTE网络建设规模越来越大，在外场环境下对LTE网络信号进行现场测量的需求也越来越多。对此，R&S®FSH配有强大的LTE信号解调能力，能够应对各种复杂测试。

图1 R&S电磁场强测试系统组成

3.1 常规的LTE信号解调模式

为了能够更好地支持网络维护，R&S®FSH能够支持对LTE FDD和LTETDD信号的多种测试项目，包括信道功率（Channel Power）、邻道泄漏比（ACLR）、频谱发射模板（SEM）、载频误差（Carrier Error）、各种不同信道的功率和EVM等参数，其中部分测量结果显示见图2。

图2 R&S®FSH解调LTE信号部分结果显示

3.2 通过空中接口（Over The Air）对LTE信号进行解调

传统的外场手持式频谱分析仪测量基站信号的方式都是将连接发射塔上天线的馈线断开，利用馈线将信号送入频谱仪，从而对基站发射信号进行测量。但是这种方式需要先关掉基站馈线的信号，然后连接频谱仪，再激活基站，才能进行测量。这种方式不但过程繁琐，而且关掉信号期间还会影响该地区的通信服务，还有就是有些天线塔的位置维护人员不易到达，给维护工作带来了很多麻烦。

为此，R&S®FSH提供了空口（OverTheAir）测试功能，即FSH能够利用天线接收附近基站发射的LTE信号并解调，而且支持MIMO模式下空口LTE信号解调。目前，空口解调模式下，R&S®FSH支持单天线、两天线和四天线发射模式下的解调。图3显示R&S®FSH在空口模式下，基站两天线发射模式下的信号解调结果。

3.3 LTE载波聚合信号解调

随着LTE从3GPP R8演进至3GPP R10，也就是LTE-Advanced，很多LTE网络开始支持载波聚合技术，R&S®FSH也支持在单天线（SISO）或者多天线（MIMO）环境下对载波聚合的空口信号进行解调，为LTE网络演进之后的外场维护提供了保障。如图4所示，基站为两天线发射、三载波聚合场景，R&S®FSH通过空中接口接收到LTE信号进行解调，能够得到每个载波的发射功率、载频误差、同步信号强度、小区ID以及每个载波的双天线定时误差等参数，并能够根据几个载波的小区ID是否一样来自动判断3个载波信号是否是载波聚合信号。

图3 FSH针对空口MIMOLTE信号的解调

图4 LTE两天线/三载波聚合信号的空口解调结果

4 外场干扰信号定位

目前，空中6GHz以下的通信信号越来越多，频谱资源越来越拥挤，导致一些运营商的通信网络经常受到不明来源的干扰。每个运营商都可以从自己的后台看到哪些地区的通信受到了干扰，但是要真正定位干扰源，很多时候还是需要在现场通过测试来实现。

R&S®FSH可以连接定向天线R&S®HL300（或者R&S®HE300），在现场实现干扰定位测量。R&S®HL300是R&S专门研制用于与FSH配合使用的定向天线，该天线内置GPS接收模块及电子罗盘，在测试过程中可以实时显示目前测试人员所处的GPS位置以及目前天线所指向的方位角信息。配合R&S®FSH的“音频啸叫”功能，测试人员可以根据所听到的声音尖锐程度来判断该方向上信号强度的大小，可用于定位干扰源的方向。定向天线R&S®HL300与R&S®FSH的连接如图5所示。

图5 FSH与定向三线HL300连接图

除了利用方位角信息来追踪干扰源之外，R&S®FSH还提供“三角定位”的方法来定位干扰源。三角定位测试界面如图6所示。首先，利用R&S提供的软件OSMWizard下载所在城市的地图，R&S®FSH可以直接调用地图文件并显示在屏幕上；然后，在有干扰的地区不同的地点上分别记录下最强干扰源的方位，R&S®FSH会自动在该方位角上画一条直线；最后，激活三角定位功能，R&S®FSH会自动根据几条直线的交叉点画出一个圆圈，定位出干扰信号可能的位置。

5 结束语

本文首先介绍了手持式频谱分析仪的多种测试功能；然后，重点介绍了LTE的外场测试功能，除了支持传统的LTE射频测试之外，R&S®FSH还支持对空口接收的LTE信号进行解调，此外还支持对LTE载波聚合信号的测试；最后，介绍了R&S®FSH配合定向天线进行干扰定位测试，可以进一步保障通信网络的质量。

图6 R&S®FSH三角定位功能显示界面

目前，随着通信网络的大规模建设，针对外场维护测试的需求也越来越多，R&S公司的手持式频谱分析仪R&S®FSH便于携带且功能强大，能够帮助维护人员更快地完成外场测试。