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Messtechnik

Kritische PIM-Messungen in LTE-Netzwerken

31. Juli 2012, 15:19 Uhr | Diana Künstler

Der Einfluss von passiver Intermodulation (PIM) auf Mobilfunknetzwerke ist von zunehmender Relevanz. PIM tritt vor allem dann auf, wenn sich Hochfrequenz-Signale von einer oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen vermischen und somit verschiedene neue Frequenzen erzeugen. Die resultierenden harmonischen Frequenzen erzeugen Interferenzen, die wiederum zu einem erhöhten Grundrauschen führen und letztendlich die Leistung und Qualität des Mobilfunks mindern. In der Praxis bedeutet es weniger Gespräche, mehr Verbindungsabrisse und sich schneller leerende Handyakkus. PIM war schon immer vorhanden – doch erst jetzt mit den neuen IP-basierenden Mobilfunkstandards (LTE beziehungsweise 4G) fällt dieses Problem richtig ins Gewicht.

Das erhöhte Grundrauschen, das durch PIM erzeugt wird, kann sich zu einem massiven Störfaktor im LTE- und HDSPA+-Mobilfunkbetrieb entwickeln, da sich dieser Effekt beim reinen Datenverkehr mit hohen Datenraten bemerkbar macht. Die so genannte Quality-of-Service (QoS) verschlechtert sich und gerade diese ist für den Datenverkehr entscheidend.

PIM-Quellen: PIM-Signale werden vor allem von Steckkontakten und HF-Signalkabeln innerhalb der Mobilfunk-Verstärker erzeugt. Schlechte Abschlusswiderstände und korrodierte Stecker oder lose verschraubte Verbindungen auf Grund mangelhaft durchgeführter Montage sind die größten PIM-Quellen und produzieren die Störsignale.

PIM-Messungen: Es bestehen große Unterschiede zwischen den klassischen Stehwellenmessungen (VSWR) im Antennen-/Mobilfunkbereich und den PIM-Messverfahren. Um brauchbare Ergebnisse zu erhalten, muss ein mechanischer Stimulus (wie Klopfen oder Biegen) während der Messungen im Feld erfolgen – Labortests sind nicht ausreichend. Wenn eine Komponente oder HF-Verbindung einen übermäßig hohen PIM-Pegel erzeugt, sobald eine geringfügige mechanische Belastung gegeben ist, muss das Bauteil ersetzt oder repariert werden. Mit der Durchführung eines dynamischen PIM-Tests wird sichergestellt, dass die HF-Infrastruktur belastbar ist und ordnungsgemäß funktioniert, selbst wenn diese extremen Witterungsverhältnissen ausgesetzt ist. Mitunter treten PIM-Fehler auf, die bei einer dynamischen Messung keine großen Spitzen produzieren. Die Bestimmung der Position dieser statischen PIM-Quellen ist weitaus schwieriger und kann recht zeitaufwändig sein.

Herkömmliche PIM-Messgeräte senden zwei Testsignale hoher Leistung auf definierten Festfrequenzen in die zu prüfende Leitung beziehungsweise Komponente. Treffen die Testsignale auf ein nichtlineares Element, kommt es zu einer Vermischung, bei der PIM-Frequenzen erzeugt werden. Das Messgerät misst die Stärke des dabei entstehenden PIM-Signals. Werden während des Messvorgangs Spitzen über einen bestimmten Schwellwert erfasst, die von einer Fehlerstelle verursacht sind, kann der Messtechniker – sobald Fehlerort und Fehlerart detektiert wurden – unverzüglich Maßnahmen zur Problembehebung einleiten. Dabei kann es sich um eine lockere Kabelverschraubung handeln, die richtig angezogen werden muss, oder ein defektes Bauteil, das zu ersetzen ist. Die Schwierigkeit bei dieser Methode liegt in der exakten Fehlerlokalisation.