多系統合路平臺（POI）概述及S參數測試方法研究

趙　娜　中國信息通信研究院泰爾系統實驗室工程師趙　雪　中國信息通信研究院泰爾系統實驗室工程師劉金旭　中國信息通信研究院泰爾系統實驗室工程師

泰爾檢測

多系統合路平臺（POI）概述及S參數測試方法研究

趙娜中國信息通信研究院泰爾系統實驗室工程師
趙雪中國信息通信研究院泰爾系統實驗室工程師
劉金旭中國信息通信研究院泰爾系統實驗室工程師

介紹了多系統合路平臺（POI）的工作原理和應用場景，并對S參數的測試方法及溫度對POI性能指標的影響進行了研究。

多系統合路平臺；S參數測試；方法

1　引言

我國現有的移動通信網絡有中國移動的GSM、DCS、TD-SCDMA、TD-LTE，中國聯通的GSM、DCS、WCDMA、FDD-LTE，中國電信的 CDMA800、cdma2000、FDD-LTE，在不久的將來會出現5G通信系統。這必然會出現各運營商分別建設自己的覆蓋系統所帶來的重復建設問題。

面對這樣的問題，多系統合路平臺（Point of Interface，POI）為解決上述室內覆蓋建設問題提供了一個可行的解決方案。

2　鐵塔公司和POI原理及應用

2.1鐵塔公司

中國鐵塔是按照中央和國務院有關要求，在國資委、工業和信息化部聯合組成的鐵塔公司協調組的直接領導和協調推動下，于2014年7月15日，由中國電信、中國移動、中國聯通3家電信企業共同出資成立中國通信設施服務股份有限公司，注冊資本100億元，主要從事通信鐵塔等基站配套設施和室內分布系統的建設、維護和運營。2014年9月11日，“中國通信設施服務股份有限公司”進行了工商變更登記手續，正式更名為“中國鐵塔股份有限公司”。

中國鐵塔股份有限公司的成立有利于減少電信行業內鐵塔以及相關基礎設施的重復建設，提高行業投資效率，進一步提高電信基礎設施共建共享水平，緩解企業選址難的問題，增強企業集約型發展的內生動力，從機制上進一步促進節約資源和環境保護。同時，有利于降低中國移動的總體投資規模，有效盤活資產，節省資本開支，優化現金使用，聚焦核心業務運營，提升市場競爭能力，加快轉型升級。

2.2POI的特點及應用場景

POI是位于多系統基站信源與室內分布系統天饋之間的特定設備，它相當于性能指標更高的合路器，具有將多系統基站信源進行合路并輸出給室內分布系統的天饋設備，同時反方向將來自天饋設備的信號分路輸出給各系統信源的作用。POI通過對多頻段、多制式無線通信系統的接入及透明傳輸，實現多網絡共用一套覆蓋天饋系統，其最重要的作用在于滿足覆蓋效果的同時，節省運營商的投資、避免重復建設。此外，POI還具有如下特點：

（1）模塊化設計，擴容性好。

（2）滿足不同系統、頻段的個性需求。

（3）系統具有整體監控功能，維護方便。

（4）信號合路損耗小，功率容量大。

（5）三階互調性能好。

（6）可以預留端口，方便升級。

鑒于POI以上各種優點，POI可廣泛應用于會展中心、展覽館、機場、高鐵、地鐵、政府辦公機關、體育場館等大型建筑的通信網絡覆蓋。

2.3POI的工作原理

鐵塔公司根據對運營商建網需求和網絡演進的分析，對POI設備進行了標準化。

多數POI都采用收發共纜的方式，具體支持頻段見表1、2。采用此種方式可以節省1/2的線纜投資，但是上/下行信號采用同一路覆蓋分布系統也存在一定的問題，這就要求各廠家要設計性能指標更好的POI才能滿足實際需求。

表1　9頻POI支持的頻段范圍

表2　12頻POI支持的頻段范圍

目前，POI共有4種常用類型來滿足不同場景的需求，分別為9頻普通型、9頻透傳型和12頻普通型、12頻透傳型，結構框圖分別如圖1、2、3、4所示。例如，地鐵站與站之間這種隧道類場景，就可以用圖5中設備的連接方式將普通型POI和透傳型POI組合應用。

電氣性能要求方面：POI在滿足常溫指標的要求下還增加了環境與可靠性的檢測要求，其中包括振動試驗、高溫試驗、低溫試驗、恒定濕熱和鹽霧試驗。對設備能否在嚴酷環境下正常工作有了更嚴格的要求。

圖1　9頻普通型POI結構框圖

圖2　12頻普通型POI結構框圖

3　POI電氣性能指標

（1）插入損耗

發射機輸出功率和接收機輸入功率通過POI引起的傳輸損耗，包括功率分配損耗、導體損耗、介質損耗、反射損耗等。

（2）帶內波動

POI傳輸頻帶內信號的最大衰減與最小衰減的差值。

圖3　9頻透傳型POI結構框圖

圖4　12頻透傳型POI結構框圖

（3）電壓駐波比

POI的輸出端口與標稱阻抗負載相連接，信源輸入端與無損耗傳輸線相連接并當其負載時，該傳輸線中駐波電壓的最大值與最小值之比。

（4）端口隔離度

POI接入的不同系統發射頻段載波功率與此載波在其它系統端口上可得到的功率之比（-10lgP（反）/ P（in））。

（5）帶外抑制度

合路器的收發支路之間信號進入的抑制程度。

（6）POI互調抑制性能指標分為單系統互調、二階互調、組合互調。

系統信號產生的互調信號會直接落入對應或其他系統的上行接收頻段內，對系統產生直接的干擾影響。

（7）混合互調干擾

多系統合路信號組合產生混合互調干擾，同時對多個系統產生干擾。

（8）功率容量

POI正常工作時信源側端口和天饋側端口所允許的最大輸入功率，其衡量標準分為平均功率和峰值功率。

4　POI的S參數測試

圖5　普通型POI和透傳型POI組合應用框圖

4.1S參數傳統測試方法及弊端

POI的S參數測試項目包括駐波比、插入損耗、帶內波動、端口隔離度，是用網絡分析儀進行測試的。網絡分析儀一般有兩端口和四端口網絡分析儀。一般情況下，9頻POI的插入損耗和帶內波動有64個數據和32個圖形，駐波比有16個數據和16個圖形，端口隔離度有128個數據和128個圖形。測試一遍POI需要記錄208個數據且需要保存176個圖形。如果加上環境與可靠性試驗，那么需要記錄和保存的數據和圖形就會更多。在此情況下，光靠純手動測試需要耗費大量的時間、人力、物力、財力，并且無法滿足多臺設備同時都需要測試的情況。面對此壓力，只有將S參數的測試進行自動化才能更好地提高測試效率，才能有效地解決POI測試中遇到的各種困難。

4.2S參數自動測試方案

自動測試軟件可以通過軟件程序對儀表進行收、發端口的設置，可以保存測試數據、測試圖形并且能夠節省大量的測試時間。以四端口網絡分析儀測試9頻POI為例，可以分為端口配置、測試指標、連接方式3部分。

第一步：把POI的9個信源側端口分別命名為A～I共9個字母，如中國電信CDMA800為A、中國移動/中國聯通GSM900為B、中國移動GSM1800為C、中國聯通GSM1800/LTEFDD1.8G為D、中國電信LTE FDD1.8G為E、中國移動TD-LTE（F頻段）為F、中國電信LTEFDD2.1G為G、中國聯通WCDMA2100為H、中國移動TD-LTE（E頻段）為I。把POI的兩個天饋側端口分別命名為ANT1和ANT2。

第二步：把POI插入損耗、駐波比、帶內波動和端口隔離度的指標要求在儀表中設置限值。

第三步：由于測試儀表為四端口網絡分析儀，所以每次選取POI的4個端口連接到網絡分析儀進行測試。具體接線方式如下：

（1）網絡分析儀上的1、2、3線分別接POI的A、B、C端口，網絡分析儀的4線接POI的ANT1端口，其它端口接負載。此種接線方式可以測量出A、B、C端口ANT1通路的插入損耗、帶內波動、信源側端口的駐波比以及A、B、C端口之間的隔離度。

（2）網絡分析儀的4線接POI的ANT2端口，ANT1端口接負載，其余端口不變。此種接線方式可以測量出A、B、C端口ANT2通路的插入損耗和帶內波動。

（3）網絡分析儀的4線接POI的D端口，ANT2端口接負載。此種接線方式可以測量出A、B、C端口分別與D端口之間的隔離度。

（4）分別將網絡分析儀的4線接POI的E、F、G、H、I端口，測試A、B、C端口分別與E、F、G、H、I端口之間的隔離度。

（5）網絡分析儀上的1、2、3線分別接POI的D、E、F端口，網絡分析儀的4線接POI的ANT1端口，其余剩下的接線步驟以此類推。

整個測試一共需要換15次接線即可完成9頻POI的全部S參數測試，使用自動測試軟件可以自動保存測試圖形并且可以對數據進行處理生成EXCEL表格，大大節省了測試時間，提高了測試效率。

4.3溫度對POIS參數的影響

POI設備不僅應用在室內分布系統中，還有可能會在室外環境工作。一般POI設備的工作環境溫度應在-40℃～+55℃之間，所以要求POI在嚴酷的環境下S參數仍能保持穩定。

在環境與可靠性試驗中，將POI放入溫度箱，在溫度達到+55℃和-40℃兩種情況下分別恒定溫度2小時，保持POI在高、低溫環境下進行在線測試，用來模擬高溫和低溫的使用場景。測試過程中，會出現POI受環境的影響發生頻率偏移、性能指標變差的情況。以上現象表明，溫度會對POI的S參數性能指標有一定的影響，有些POI可能會受溫度的影響導致內部合路器腔體結構發生改變，頻段發生偏移，性能指標發生變化。

5　結束語

本文介紹了POI的工作原理和應用以及S參數自動測試方案的思路。POI在未來通信設施的建設中會發揮越來越重要的作用。因此，如何使POI設備性能穩定，如何使得POI的使用既滿足運營商自身的容量和覆蓋要求、又能兼容其他運營商的合路接入需求且能優化POI數量、降低建網成本都是需要研究的新課題。

［1］Q/ZTT3001-2016.中國鐵塔股份有限公司無源分布系統多系統接入平臺（POI）技術要求.

［2］Q/ZTT1003.2-2014.無源分布系統多系統接入平臺（POI）技術要求和測試方法（試行）V1.0.

Primary introduction of multi-system POI and S-parameter test method

ZHAO Na，ZHAO Xue，LIU Jinxu

Introduce working principle and application scenarios of multi-system Point of Interface（POI）. S-parameter test methods and the influence of temperature on the performance of POI were studied.

Multi- system point of interface； S-parameter test；method

2016-05-20）