Mobile Spektrumanalyse Funkstörungen sicher lokalisieren und beheben

Im Griff des von Anritsu entwickelten Handheld-InterferenceHunter MA2700A befinden sich ein Magnetkompass und ein GPS-Empfänger, der Standort und Peilrichtung an den Spektrumanalysator weitergibt und so den Peilvorgang einfach gestaltet. Zudem verfügt der InterferenceHunter über einen direkt an der Messantenne eingebauten Vorverstärker. Damit wird von vornherein unnötiges Rauschen vermieden.
Im Griff des von Anritsu entwickelten Handheld-InterferenceHunter MA2700A befinden sich ein Magnetkompass und ein GPS-Empfänger, der Standort und Peilrichtung an den Spektrumanalysator weitergibt und so den Peilvorgang einfach gestaltet. Zudem verfügt der InterferenceHunter über einen direkt an der Messantenne eingebauten Vorverstärker. Damit wird von vornherein unnötiges Rauschen vermieden.

Störsignale aufzuspüren wird aufgrund der starken Zunahme der Mobilfunk- und Drahtlosdienste im begrenzten HF-Spektrum immer schwieriger. Handheld-Spektrumanalysatoren helfen dabei, diese Störsignale schnell und effizient zu lokalisieren. Worauf es dabei ankommt, lesen Sie im folgenden Artikel.

Die explosionsartige Zunahme von Mobilfunkdiensten hat dazu geführt, dass Funkstörungen, die früher eher unüblich waren, heutzutage nicht mehr wegzudiskutieren sind. So können sich zum Beispiel in einer Metropole mit ca. 1 Million Menschen 1000 lizenzierte Sprechfunkgeräte, 600 Basisstationen und andere öffentlich-rechtliche Sendeanstalten befinden. Hinzu kommen militärische und Flugfunkdienste sowie Not- und Rettungsdienste und unlizenzierte Funksignale mit niedrigem Pegel wie z.B. von WiFi-Anlagen und drahtlosen Videokameras.

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Handheld-Spektrumanalysatoren im praktischen Einsatz vor Ort

Handheld-Spektrumanalysatoren im praktischen Einsatz vor Ort

Die Gesamtheit des dichten Funkverkehrs und die daraus resultierenden Summenleistungen sind der Grund für das Auftreten von Funkstörungen. Betrachtet man zudem die Tatsache, dass viele dieser Dienste expandieren, modifiziert werden, veralten oder gar versagen, können Funkstörungen zu einer wahren Epidemie werden. In Deutschland werden Funkstörungen aller Art in der Regel der Bundesnetzagentur (BNetzA) gemeldet, die mit ihrem ortsfesten und mobilen Prüf- und Messdienst den Störer lokalisiert. Telekommunikationsnetzbetreiber führen häufig zunächst eigene Messungen durch, um gesicherte Erkenntnisse an die BNetzA melden zu können. Dies ist umso wichtiger wenn zum Beispiel Störungen aus einem Nachbarland beobachtet werden.

Mögliche Störursachen lassen sich in Breitband- und Schmalbandstörungen, Leitungs- und feldgebundene Funkstörungen, Impulsstörungen, Dauerstörungen und diskontinuierliche Störungen unterteilen. Neben diesen unbeabsichtigten Störungen gibt es auch absichtliche Störer (Jammer), die den Wirkbetrieb der Sendefunkstelle unterdrücken wollen. Neuerdings lässt sich in den Mobilfunkbändern auch ein anderes Phänomen beobachten, nämlich Störungen durch »passive Intermodulation«.

Wie hilft der Spektrumanalysator?

Ein Spektrumanalysator, wie z.B. der MS2720T von Anritsu, wird typischerweise eingesetzt, um die Ursachen von Funkstörungen zu finden und zu lokalisieren. Dabei wird die Messung meist direkt an der Empfangsantenne des gestörten Empfängers durchgeführt. Ist der Empfänger mit einem selektiven Bandpass ausgestattet, misst man am besten das Signal hinter diesem Vorfilter.

Wenn es sich um ein Problem bei der Mobilfunkversorgung handelt und die Basisstation einen hohen Grundrauschpegel misst, sollten die Uplink-Kanäle überprüft werden. Wenn das Problem jedoch im Empfangsbereich einer Funkversorgungszelle auftritt, d.h. der Empfang der Mobilfunkgeräte gestört ist, müssen die Downlink-Frequenzen gemessen werden. Sobald ein Störsignal am Empfängereingang im selben Kanal anliegt (Gleichkanalstörungen), lässt sich durch die Reduktion des Signal-zu-Störverhältnisses (C/I) eine Beeinträchtigung der Empfängerempfindlichkeit beobachten, wodurch letztendlich ggf. kein Nutzempfang mehr stattfinden kann. Man misst in solchen Fällen zwar relativ hohe Pegel, es handelt sich dabei allerdings um das Störsignal.

Charakterisierung des Signals

Sobald ein Störsignal erkannt ist, sollte es im Hinblick auf das zeitliche Auftreten, die belegte Bandbreite, die Kanalleistung und ggf. auf die Modulationsart charakterisiert werden. Häufig nutzt man auch die AM/FM/PM-Demodulationseigenschaften des Spektrumanalysators, um in die Störung »hineinzuhören«. Der Fachmann kann aus dem Geräuscheindruck meist sinnvolle Zusatzinformationen ableiten. Um das Signal charakterisieren zu können, sollte der Anwender den Spektrumanalysator so einstellen, dass das Signal bestmöglich dargestellt wird. Dies erreicht man durch Optimierung der Einstellmöglichkeiten für den Bezugspegel (RefLev), den Vorverstärker (PreAmp) und die Auflöse- bzw. Videobandbreite (RBW/VBW). Signalform, Bandbreite und Verhalten können nun beobachtet werden. Möglich wäre auch, dass Anwender mittels Wasserfalldarstellung Frequenzverschiebungen, Amplitudenänderungen und Frequenzsprünge betrachten können.

Ist das Signal intermittent, kann der Anwender die Max-Hold-Funktion des Spektrumanalysators nutzen, um eine Hüllkurve zu erstellen. Die Periodizität ließe sich mit der zuvor genannten Wasserfalldarstellung, im Zero-Span Mode oder mit dem RSSI Interference Analyzer feststellen. Für quasi zufallsverteilte Signale, bei denen zwischen deren Auftreten lange Zeitabschnitte liegen, kann es zur Dokumentation hilfreich sein, die Funktion »Speichern bei Ereignis« (Save on Event) zu nutzen. Diese Funktion macht sich eine automatisch vom normalen Signal erzeugte Maske zunutze und speichert eine Messkurve nur dann, wenn die Bedingung für ein Trigger-Ereignis erfüllt ist. Einmal gespeichert, lassen sich die Messkurven hinsichtlich ihres Entstehungszeitpunkts und den Signalmerkmalen untersuchen. Die in vielen Handheld-Spektrumanalysatoren von Anritsu enthaltene Burst-Erkennungsfunktion ist sehr nützlich, wenn man gepulste Signale (Burst-Signale) sucht, besonders solche, die mit einem geringen Tastverhältnis auftreten.

Bei der Suche nach unbekannten Signalen ist es sehr nützlich, zu wissen, welche Signale im beobachteten Band legitim sind. Mit dem Feature Signal ID könnten typische Signalformen (FM, CDMA, GSM, WCDMA, WLAN) vollautomatisch klassifiziert werden. Diese Messfunktion kann bei der Signalidentifizierung und Suche sehr viel Zeit sparen. Falls dies nicht möglich ist, kann das Signal demoduliert werden, so dass der Anwender das Rufzeichen oder die der Stations-ID hören kann.

Viele Störsignale sind nicht leicht zu identifizieren bzw. zu lokalisieren. Somit müssen diese Signale durch Peilung aufgespürt werden.