TETRA网络建设时需要的测量技术

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目前符合TETRA 标准的网络正在建设之中。从当前的模拟移动无线服务转换到功能强大的TETRA技术将需要很多年,同时也为从事这一工作的技术人员提出了新的挑战。这里现代测试技术能够为用户提供帮助,特别是在关键的迁移阶段,可以帮助新建设的公共安全无线网络从一开始就成为一个强大的工具。

主要的目标是为员工提供高网络可用性。这样他们才能够集中精力于具有挑战力的工作本身,而不必担任通信技术。这一目标的实现始于网络规划阶段,而测试技术可用于规划的测试。在所有条件中,网络覆盖情况是服务质量的最重要标准。在网络迁移阶段,用户接受程度特别重要。而用户接受程度主要依赖于移动通信网络的实际工作情况。就测试技术而言,检测需要采用适用的测试接收机。目前这些接收机通常利用连接到数字地图和GPS接收机的软件控制。利用路测可以检查服务覆盖的区域,在某个点测得的场强可以颜色在屏幕上的地图上标记出来。因此,当前的无线网络覆盖情况可很容易读出。图1给出的是路测的一个例子;路测通过的路径清楚地显示出来,其中绿色的部分表示接收到的电平是满意的。做为接收场强标准的最小电平,可以采用17 dBµV/m。对于手持移动电话设备所采用的典型橡胶天线,这对应的RSSI信号强度约为–100 dBm。

图 1:信号覆盖范围路测

图 2:呼叫建立时间以及通道负载做为服务质量的评估参数

业界提供了多种便携式TETRA测试接收机可供选择。除了要满足频率覆盖要求(中欧的公共安全网络为380 至 400 MHz)以外,还需要注意,此类测试设备必须支持25 kHz的标准TETRA信道带宽。这也意味着并不能随便使用任意一款基于GSM技术的测试接收机。做为一种灵活的替代选择,高灵敏度的便携式频谱分析仪也可以用来测试无线网络覆盖情况。同时,便携式频谱分析仪也可以采用测试软件远程控制,并且还可以在无线场所用于其它目的,如搜索干扰发射器。

对于简单的要求,TETRA移动设备也可以用来检查无线网络覆盖情况。这样做的缺点是除了在低频端以外,这些设备没有校准的测试接收器,因此只有提供有限的精度。

安装TETRA基站(BS)时,当前的标准做法是在现场进行详细的验收测试。对于此类测试,需要利用特殊的TETRA基站测试仪在空中接口检查关键的射频参数,并做为验收测试报告的一部分。为了进行测试,基站的每个接收器(TRX)都进行测试模式,并在此模式下测试发射性能、TETRA猝发的正确时序以及/4-DQPSK信号的调制质量以及误差向量幅度(EVM)。在接收器一测,利用位错率测试(BER)来确定接收路径的灵敏度。不过,可以确定的是在现场对TETRA基站进行复杂测试将会很快成为历史,而在技术上非常类似的GSM领域现在这已成为标准做法。在生产过程中就利用相当精确的测试设备对基站进行详细的测试,同时基站设备配备有可靠的自检测系统,可以方便地从网络管理中心(NMC)远程进行故障诊断。此外,采用现代空中接口测试仪,现在不必亲临基站现场就可以对调制质量进行评估。

这些测试设备还比纯基站测试仪更为通用,为TETRA网络运营商和用户提供了非常强大的连续监测服务质量(QoS,参考框中的文字)的工具。高服务质量(QoS)的标准根据专业用户(如公共安全服务)的特殊要求而确定的。最重要的一些参数如无线电话系统在空域和时域的高可用性、极短的呼叫建立时间、低延迟以及短数据消息服务(SDS)以及避免队列拥塞。此外,安全部门使用的无线电话网络还需要高效工作,可用的资源合理分配给逻辑信道使用。检测服务质量时,开始应当通过控制信道检测呼叫建立时间(对于TETRA网络,通常小于300ms)、SDS发送时间、队列呼叫数量以及逻辑信道的峰值和平均负载。这些数据由测试设备记录下来、进行统计并以图形方式输出,并提供易于理解的合理的报告,从而可以保证所有时间服务质量都可以保持最高水平。因为空中接口测试仪可记录和保存无线信道中的所有信令,因此对于解决基站和不同生产商生产的移动设备之间的互操作性问题是一个非常宝贵的工具。

TETRA网络也为负责移动台(MS)维修和服务的工程师带来许多变化。首先移动台的测试需要全新的测试技术;第二,移动台在设置一系列参数之前需要先进行个性化设置。除了输入国家码、网络码、个人电话号码和组号以外,还需要启用或禁止设备上的许多其它功能才能满足使用要求。在某些欧洲国家引入TETRA的经验表明,这一编程过程就会引入一些问题。这意味着除了纯粹的射频参数测试以外,还需要采用TETRA测试仪(图3)来检查设备的个性化设置。为了完成移动台测试,测试仪仿真目标TETRA网络并建立正常呼叫。为了移动台的平衡工作,可以使用TETRA标准中的不同测试模式(如T1或环回模式)。

图 3:终端测试仪:Willtek 2303 Stabilock

与模拟无线技术一样,TETRA移动台的射频测试可以分为发射器和接收器测试。传输性能仍然是设备测试时的重要标准。但不同的是,模拟无线设备连续传输,而TETRA标准采用的是TDMA(时分多路利用),多达四台移动设备共享一个频率信道。这意味着MS发射器必须在正确的时间发射和停止,在TETRA标准中利用包络曲线来检测。对于模拟射频误差测试,得到的是基于向量的/4-DQPSK图像(图 4)和以百分比表示的向量误差(RMS和峰值向量误差)。此外,移动台发射器的测试还包括测试其在25KHz信道格中的传输范围以及频率误差的测量。

图 4:常用的星图灵活显示TETRA调制

在接收端,采用BER来确定其灵活度,同时不断降低接收电平。如果位错增加到错误校正不起作用的时候,这一数值被认为是移动台灵敏度的阈值。在模拟灵敏度测试可以确定寻呼的灵敏度,与此类似,TETRA移动台重复发送寻呼信号,此时通过不断降低接收器电平直至不再响应,就可以获得寻呼的灵敏度。

TETRA服务质量

很久以来,服务质量对于TETRA网络用户的重要性就很清楚了。因为在极端情况下,安全人员和紧急救护人员或者受害者的生命可能就依赖于网络的可用性。由于这一原因,做为TETRA技术的基础,EN 300 392-1标准提供了服务质量的另一种定义。服务质量定义为一组可追溯到网络运营商的网络连接属性,并且规定了如何在网络连接的端点对这些属性进行监控。换句话来说,就是从用户的角度来描述。TETRA标准定义了一组适用于话音和短数据呼叫的指标(参考文章)。因此,任何希望评估TETRA QoS的努力都需要直接从用户的视角进行!

同时,对于TETRA:千万不能忽视天线!

事实上,天线是移动系统的重要部分。然而,尽管安装基站时天线和电缆的精确测量早就已经成为一个标准的过程,但对于车辆天线的关注却越来越少。在模拟式公共安全移动集群通信系统中,在连续工作时利用简单的VSWR测量设备调整天线到工作频率就足够了。然而,最近一些年,天线行业提供了越来越多的不需要任何调整的宽带车载天线,天线长度不需要调整,并且适用于多种无线通信服务,包括公共安全集群无线通信(4m 或 2m频段)、GSM移动通信以及VHF无线通信。为了将不同频率分离开来,需要使用天线分离器,利用不同的设置选项可以调节带通和阻抗。无论是模拟无线还是TETRA系统,如果没有合适的测量设备,这里可能会出现很多错误。因此天线和分离器需要在10MHz的频率范围内提供平滑的返回电流值。便携式频谱分析仪或带有独立发生器的反射计提供了快速检测天线系统全面行为的精确手段,从而可以避免调整中的错误(图 5)。

图 5:用于TETRA系统的准确调整天线分离器的传输功能

Tom Riedl是德国威尔泰克通讯技术有限公司在慕尼黑的产品营销经理,负责专用移动集群通信网(PMR)产品。

   来源:C114
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