多系统合路平台（POI）概述及S参数测试方法研究

赵　娜　中国信息通信研究院泰尔系统实验室工程师赵　雪　中国信息通信研究院泰尔系统实验室工程师刘金旭　中国信息通信研究院泰尔系统实验室工程师

泰尔检测

多系统合路平台（POI）概述及S参数测试方法研究

赵娜中国信息通信研究院泰尔系统实验室工程师
赵雪中国信息通信研究院泰尔系统实验室工程师
刘金旭中国信息通信研究院泰尔系统实验室工程师

介绍了多系统合路平台（POI）的工作原理和应用场景，并对S参数的测试方法及温度对POI性能指标的影响进行了研究。

多系统合路平台；S参数测试；方法

1　引言

我国现有的移动通信网络有中国移动的GSM、DCS、TD-SCDMA、TD-LTE，中国联通的GSM、DCS、WCDMA、FDD-LTE，中国电信的 CDMA800、cdma2000、FDD-LTE，在不久的将来会出现5G通信系统。这必然会出现各运营商分别建设自己的覆盖系统所带来的重复建设问题。

面对这样的问题，多系统合路平台（Point of Interface，POI）为解决上述室内覆盖建设问题提供了一个可行的解决方案。

2　铁塔公司和POI原理及应用

2.1铁塔公司

中国铁塔是按照中央和国务院有关要求，在国资委、工业和信息化部联合组成的铁塔公司协调组的直接领导和协调推动下，于2014年7月15日，由中国电信、中国移动、中国联通3家电信企业共同出资成立中国通信设施服务股份有限公司，注册资本100亿元，主要从事通信铁塔等基站配套设施和室内分布系统的建设、维护和运营。2014年9月11日，“中国通信设施服务股份有限公司”进行了工商变更登记手续，正式更名为“中国铁塔股份有限公司”。

中国铁塔股份有限公司的成立有利于减少电信行业内铁塔以及相关基础设施的重复建设，提高行业投资效率，进一步提高电信基础设施共建共享水平，缓解企业选址难的问题，增强企业集约型发展的内生动力，从机制上进一步促进节约资源和环境保护。同时，有利于降低中国移动的总体投资规模，有效盘活资产，节省资本开支，优化现金使用，聚焦核心业务运营，提升市场竞争能力，加快转型升级。

2.2POI的特点及应用场景

POI是位于多系统基站信源与室内分布系统天馈之间的特定设备，它相当于性能指标更高的合路器，具有将多系统基站信源进行合路并输出给室内分布系统的天馈设备，同时反方向将来自天馈设备的信号分路输出给各系统信源的作用。POI通过对多频段、多制式无线通信系统的接入及透明传输，实现多网络共用一套覆盖天馈系统，其最重要的作用在于满足覆盖效果的同时，节省运营商的投资、避免重复建设。此外，POI还具有如下特点：

（1）模块化设计，扩容性好。

（2）满足不同系统、频段的个性需求。

（3）系统具有整体监控功能，维护方便。

（4）信号合路损耗小，功率容量大。

（5）三阶互调性能好。

（6）可以预留端口，方便升级。

鉴于POI以上各种优点，POI可广泛应用于会展中心、展览馆、机场、高铁、地铁、政府办公机关、体育场馆等大型建筑的通信网络覆盖。

2.3POI的工作原理

铁塔公司根据对运营商建网需求和网络演进的分析，对POI设备进行了标准化。

多数POI都采用收发共缆的方式，具体支持频段见表1、2。采用此种方式可以节省1/2的线缆投资，但是上/下行信号采用同一路覆盖分布系统也存在一定的问题，这就要求各厂家要设计性能指标更好的POI才能满足实际需求。

表1　9频POI支持的频段范围

表2　12频POI支持的频段范围

目前，POI共有4种常用类型来满足不同场景的需求，分别为9频普通型、9频透传型和12频普通型、12频透传型，结构框图分别如图1、2、3、4所示。例如，地铁站与站之间这种隧道类场景，就可以用图5中设备的连接方式将普通型POI和透传型POI组合应用。

电气性能要求方面：POI在满足常温指标的要求下还增加了环境与可靠性的检测要求，其中包括振动试验、高温试验、低温试验、恒定湿热和盐雾试验。对设备能否在严酷环境下正常工作有了更严格的要求。

图1　9频普通型POI结构框图

图2　12频普通型POI结构框图

3　POI电气性能指标

（1）插入损耗

发射机输出功率和接收机输入功率通过POI引起的传输损耗，包括功率分配损耗、导体损耗、介质损耗、反射损耗等。

（2）带内波动

POI传输频带内信号的最大衰减与最小衰减的差值。

图3　9频透传型POI结构框图

图4　12频透传型POI结构框图

（3）电压驻波比

POI的输出端口与标称阻抗负载相连接，信源输入端与无损耗传输线相连接并当其负载时，该传输线中驻波电压的最大值与最小值之比。

（4）端口隔离度

POI接入的不同系统发射频段载波功率与此载波在其它系统端口上可得到的功率之比（-10lgP（反）/ P（in））。

（5）带外抑制度

合路器的收发支路之间信号进入的抑制程度。

（6）POI互调抑制性能指标分为单系统互调、二阶互调、组合互调。

系统信号产生的互调信号会直接落入对应或其他系统的上行接收频段内，对系统产生直接的干扰影响。

（7）混合互调干扰

多系统合路信号组合产生混合互调干扰，同时对多个系统产生干扰。

（8）功率容量

POI正常工作时信源侧端口和天馈侧端口所允许的最大输入功率，其衡量标准分为平均功率和峰值功率。

4　POI的S参数测试

图5　普通型POI和透传型POI组合应用框图

4.1S参数传统测试方法及弊端

POI的S参数测试项目包括驻波比、插入损耗、带内波动、端口隔离度，是用网络分析仪进行测试的。网络分析仪一般有两端口和四端口网络分析仪。一般情况下，9频POI的插入损耗和带内波动有64个数据和32个图形，驻波比有16个数据和16个图形，端口隔离度有128个数据和128个图形。测试一遍POI需要记录208个数据且需要保存176个图形。如果加上环境与可靠性试验，那么需要记录和保存的数据和图形就会更多。在此情况下，光靠纯手动测试需要耗费大量的时间、人力、物力、财力，并且无法满足多台设备同时都需要测试的情况。面对此压力，只有将S参数的测试进行自动化才能更好地提高测试效率，才能有效地解决POI测试中遇到的各种困难。

4.2S参数自动测试方案

自动测试软件可以通过软件程序对仪表进行收、发端口的设置，可以保存测试数据、测试图形并且能够节省大量的测试时间。以四端口网络分析仪测试9频POI为例，可以分为端口配置、测试指标、连接方式3部分。

第一步：把POI的9个信源侧端口分别命名为A～I共9个字母，如中国电信CDMA800为A、中国移动/中国联通GSM900为B、中国移动GSM1800为C、中国联通GSM1800/LTEFDD1.8G为D、中国电信LTE FDD1.8G为E、中国移动TD-LTE（F频段）为F、中国电信LTEFDD2.1G为G、中国联通WCDMA2100为H、中国移动TD-LTE（E频段）为I。把POI的两个天馈侧端口分别命名为ANT1和ANT2。

第二步：把POI插入损耗、驻波比、带内波动和端口隔离度的指标要求在仪表中设置限值。

第三步：由于测试仪表为四端口网络分析仪，所以每次选取POI的4个端口连接到网络分析仪进行测试。具体接线方式如下：

（1）网络分析仪上的1、2、3线分别接POI的A、B、C端口，网络分析仪的4线接POI的ANT1端口，其它端口接负载。此种接线方式可以测量出A、B、C端口ANT1通路的插入损耗、带内波动、信源侧端口的驻波比以及A、B、C端口之间的隔离度。

（2）网络分析仪的4线接POI的ANT2端口，ANT1端口接负载，其余端口不变。此种接线方式可以测量出A、B、C端口ANT2通路的插入损耗和带内波动。

（3）网络分析仪的4线接POI的D端口，ANT2端口接负载。此种接线方式可以测量出A、B、C端口分别与D端口之间的隔离度。

（4）分别将网络分析仪的4线接POI的E、F、G、H、I端口，测试A、B、C端口分别与E、F、G、H、I端口之间的隔离度。

（5）网络分析仪上的1、2、3线分别接POI的D、E、F端口，网络分析仪的4线接POI的ANT1端口，其余剩下的接线步骤以此类推。

整个测试一共需要换15次接线即可完成9频POI的全部S参数测试，使用自动测试软件可以自动保存测试图形并且可以对数据进行处理生成EXCEL表格，大大节省了测试时间，提高了测试效率。

4.3温度对POIS参数的影响

POI设备不仅应用在室内分布系统中，还有可能会在室外环境工作。一般POI设备的工作环境温度应在-40℃～+55℃之间，所以要求POI在严酷的环境下S参数仍能保持稳定。

在环境与可靠性试验中，将POI放入温度箱，在温度达到+55℃和-40℃两种情况下分别恒定温度2小时，保持POI在高、低温环境下进行在线测试，用来模拟高温和低温的使用场景。测试过程中，会出现POI受环境的影响发生频率偏移、性能指标变差的情况。以上现象表明，温度会对POI的S参数性能指标有一定的影响，有些POI可能会受温度的影响导致内部合路器腔体结构发生改变，频段发生偏移，性能指标发生变化。

5　结束语

本文介绍了POI的工作原理和应用以及S参数自动测试方案的思路。POI在未来通信设施的建设中会发挥越来越重要的作用。因此，如何使POI设备性能稳定，如何使得POI的使用既满足运营商自身的容量和覆盖要求、又能兼容其他运营商的合路接入需求且能优化POI数量、降低建网成本都是需要研究的新课题。

［1］Q/ZTT3001-2016.中国铁塔股份有限公司无源分布系统多系统接入平台（POI）技术要求.

［2］Q/ZTT1003.2-2014.无源分布系统多系统接入平台（POI）技术要求和测试方法（试行）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）