KỸ THUẬT ĐO XUYÊN ĐIỀU CHẾ PIM – AWT
GLOBAL MỸ
GIỚI THIỆU MÁY ĐO PIM ỨNG DỤNG TRONG ĐO KIỂM CHUẨN
ĐOÁN LỖI MẠNG DI ĐỘNG 2G GSM, 3G UMTS, 4G LTE

Đo kiểm chất lượng hệ thống cáp, ăng ten và các thiết bị thụ động trong trạm gốc di động là
một bước quan trọng trong qui trình xây dựng, vận hành và khắc phục lỗi của mạng di động. Để
thực hiện bước này, các nhà mạng đang sử dụng các bài đo phối hợp trở kháng, đo tìm vị trí
điểm phản xạ trên đường truyền, đo công suất phát và phản xạ trên đường phi đơ, đo suy hao
cáp bằng các loại máy đo như máy đo cáp quang OTDR, Máy đo công suất, máy đo E1, máy đo
Drive test, Tuy nhiên sử dụng các máy đo trên chỉ giúp các nhà mạng khắc phục được lỗi xảy ra
do phản xạ công suất trên mà không thể tìm ra lỗi xảy ra khi đường phát gây nhiễu lên đường
thu của chính trạm BTS/NoteB đó do hiện tượng xuyên điều chế thụ động (Passive
Intermodulation – PIM). Theo những nghiên cứu gần đây, các nhà mạng thống kê được
hơn 73% các lỗi trên hệ thống ăng ten và phi đơ của các trạm di động là suy hao xuyền điều chế
hay còn gọi là suy hao PIM. Để giúp các nhà mạng hiểu về hiện tượng suy hao PIM và nhìn nhận


lại một cách chính xác tầm quan trọng của việc đo PIM, bài báo này sẽ đề cập đến tác động cụ
thể của hiện tượng PIM lên hệ thống hạ tầng mạng Viễn thông di động 2G GSM, 3G UMTS, 4G
LTE.

Kỹ thuật đo kiểm suy hao PIM
Xuyên điều chế (Intermodulation) là sự kết hợp của các tín hiệu sóng mang ở các tần số
thu/phát khác nhau được truyền qua cùng một hệ thống truyền dẫn cao tần làm sinh ra các hài
phụ IM3, IM5, IM7, IM9, IM11, IM13. Với 2 sóng mang F1chế PIM:
Fm+n = n.F1 ± m.F2
Trong đó k = (m+n) được gọi là “Hài” do nhiễu xuyên điều chế IM sinh ra. Trong các hài nhiễu
IM, những hài bậc lẻ có công suất lớn nhất (IM3, IM5, IM7, IM9, IM11…IM25) và chính là tác
nhân chính gây ảnh hưởng lên các tín hiệu tần số lân cận xung quanh hai tần số trung tâm F1 và

F2.


Xuyên điều chế thụ động PIM chính là hiện tượng xuyên điều chế sinh ra trong một hệ thống
cấu thành bởi các thành phần thụ động (các thành phần không cần cấp nguồn như: Duplexer,
coupler, combiner, tải giả, ăng ten, bộ lọc, bộ suy hao quang, cáp cao tần, đầu nối, van thoát sét,
dây nhảy jumper.

Nguyên nhân sinh ra nhiễu xuyên điều chế PIM
Nguyên nhân chủ yếu sinh ra PIM là do tính chất của vật liệu cấu tạo nên đường truyền sóng.
Các vật liệu như sắt, thép, niken… đều có tính chất phi tuyến. Khi các nhóm sóng mang đi qua


các loại vật liệu này sẽ sinh ra hiện tượng xuyên điều chế và tạo ra các hài IM không mong
muốn. Bên cạnh đó cũng phải kể đến ảnh hưởng của các kết nối giữa 2 thành phần bất kỳ trên
đường truyền sóng. Bề mặt tiếp xúc gián đoạn cũng sinh ra các hài nhiễu tương tự như các vật
liệu phi tuyến.

Như vậy, PIM sinh ra do các nguyên nhân:


Lắp đặt không chính xác, các mối nối bị lỏng hoặc bị biến dạng do xiết quá chặt.



Chịu các áp lực cơ học như bẻ cong, uốn, gấp.



Biến đổi tính chất vật liệu do tiếp xúc với môi trường (trải qua thời gian bị ăn mòn, oxi

hoá, rỉ sét)
Thậm chí với các thiết bị trong các hệ thống hạ tầng trạm BTS/NoteB thu phát có chất lượng và
độ chính xác kết nối cao, nhưng qua một thời gian vận hành do tiếp xúc với môi trường, các linh
kiện bị ăn mòn, giảm tính dẫn điện, rỉ sét. Từ đó dẫn đến mức PIM tăng lên.


Ảnh hưởng của PIM lên hệ thống thu phát vô tuyến di động
Trong hệ thống thông tin di động, băng tần chia thành Uplink (Rx) và Downlink (Tx); các tín hiệu
trong Downlink có biên độ và cường độ lớn hơn tín hiệu trong Uplink nhiều lần. PIM xảy ra
trong băng tần Downlink sẽ sinh ra hài đủ lớn để làm nhiễu kênh Uplink.
Các thành phần trong băng tần tạo thành nhiễu cộng với tín hiệu thu được ở máy thu, sẽ làm
giảm tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR), giảm độ nhạy thu của phần thu.




Các thành phần ngoài băng tần trải rộng tín hiệu theo tần số sẽ gây can nhiễu với các tín
hiệu thông tin vô tuyến khác trong các băng tần bên cạnh. Nếu cường độ các hài (chủ yếu là hài
bậc 3) đủ lớn sẽ làm nhiễu hoàn toàn tín hiệu thu tại kênh lân cận.



Ví dụ: trong mạng E-GSM có dải tần: đường lên 880–915 MHz, đường xuống 925–960
MHz. Với 2 sóng mang phát trên đường xuống là F1 = 925 MHz, F2 = 960 MHz sẽ sinh ra hài bậc
3 tại tần số:



FIM3 = 2xF1 – F2 = 2×925 – 960 = 890 MHz. Hài này rơi đúng vào kênh tần trong băng
tần đường lên của hệ thống và gây ra nhiễu lên phần thu của hệ thống này.




Các tín hiệu nhiễu PIM sinh ra do sự tương tác của các sóng mang trong dải tần phát của
trạm bản chất cũng là những tín hiệu vô tuyến thông thường. Phổ công suất của các tín hiệu
nhiễu này khi rơi đúng vào dải tần thu của trạm sẽ làm dâng mức nhiễu nền của dải thu lên.



Trong hình bên, sau khi tiến hành khắc phục PIM trong 1 hệ thống thu phát, mức nhiễu
nền giảm xuống khoảng 10dB (tương đương với công suất thực giảm 10 lần). Do đó, vùng phủ
của trạm thu phát cũng tăng lên đáng kể. Như vậy với một hệ thống thu phát, hiện tượng PIM
làm tăng mức nhiễu nền có thể dẫn đến việc vùng phủ giảm xuống đáng kể.



Hệ quả tất yếu của việc giảm vùng phủ chính là tỉ lệ rớt cuộc gọi tăng lên. Cụ thể, trong
một hệ thống thu phát di động có nhiễu xuyên điều chế thụ động, với cấu hình phát chỉ có 1 tần
số sóng mang, tỉ lệ rớt cuộc gọi trung bình vào khoảng 1%. Khi thay đổi cấu hình phát thành 2
tần số sóng mang cùng lúc, tỉ lệ rớt cuộc gọi tăng lên tối đa có thể đạt 11%




CÓ THỂ THẤY RẰNG, PIM LÀ TÁC NHÂN NGUY HIỂM GÂY RA SUY GIẢM CHẤT LƯỢNG
TRONG CÁC MẠNG DI ĐỘNG.ĐO KIỂM PIM



Trước đây, việc đo kiểm PIM chỉ được các nhà sản xuất thiết bị vô tuyến, các phòng thí

nghiệm áp dụng. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của PIM lên chất lượng dịch vụ đã dẫn đến sự ra đời
của các chuẩn – điển hình như IEC 62037 [3] về xuyên điều chế thụ động PIM và các cách thức
đo PIM – các bài đo nhằm loại bỏ tác nhân của PIM lên các hệ thống thu phát di động, đặc biệt
là các hệ thống đã qua thời gian sử dụng lâu dài. Nguyên lý đo PIM:



Phát 2 tín hiệu sóng mang F1, F2 mô phỏng công suất phát thực tế qua các thành phần
thiết bị cần kiểm tra tạo ra xuyên điều chế bậc 3 (2*F1-F2 và 2*F2-F1)( công suất tính theo


dBm), bậc 5, bậc 7…. PIM được tính bằng cách trừ tín hiệu xuyên điều chế cho tín hiệu sóng
mang gốc.


Để đảm bảo máy thu vẫn thu được tín hiệu mà không bị nhiễu, thành phần xuyên điều
chế phải có biên độ bé hơn độ nhạy thu của máy thu.



Qui trình đo và khắc phục sai số về PIM cho các trạm gốc yêu cầu các thiết bị giả lập
giống nhất về công suất phát (dải công suất phát của các trạm phát thực tế từ khoảng 15 – 40W)
cũng như tần số đo kiểm nằm trong dải tần trạm gốc đang hoạt động. Để thực hiện tối ưu loại
bỏ PIM, nhiều nhà mạng trên thế giới thường sử dụng một số bài đo bao gồm:



Bài đo “gõ” thiết bị trên đường truyền – TAP test




TAP test là thực hiện “gõ” vào các kết nối, vào thân của các thiết bị để xác định mức biến
thiên của PIM khi bị các tác nhân vật lý tác động vào. Trong quá trình vận hành, toàn bộ các
thiết bị trên đường truyền thường xuyên bị các yếu tố vật lý tương tác vào, làm cho bản thân
thiết bị bị uốn cong (ví dụ cáp, dây nhảy nằm ngoài trời…) hoặc va đập, rung lắc làm thay đổi
mức PIM. Chính vì thế trong thực tế mức PIM của các trạm di động là 1 dải động.



Đo TAP test giúp kỹ thuật viên xác định chính xác dải biến thiên mức PIM của hệ thống
có bị vượt quá ngưỡng gây nhiễu nặng lên hệ thống khi bị tác động vật lý hay không.



Khi thực hiện đo kiểm,cần:




1 kỹ thuật viên A sẽ thực hiện ngắt kết nối trạm phát với đường truyền đi lên ăng ten,
kết nối thiết bị đo vào đầu cáp đi lên ăng ten này.



1 kỹ thuật viên B khác di chuyển đến các vị trí có kết nối, gỡ kết nối ra và nối tải giả có
mức PIM thấp (Low PIM load) vào đầu nối, sau đó tiến hành gõ vào các đầu nối và thân cáp
hoặc các thiết bị thụ động khác cần đo.




Kỹ thuật viên A sẽ tiến hành khởi động thiết bị, phát sóng mang vào đường truyền và
phân tích các kết quả hiển thị trên thiết bị.



Để thực hiện bài đo TAP test, các thiết bị sẽ thực hiện thu nhận kết quả theo thời gian
thực (công cụ đo PIM vs Time) để cập nhật liên tục trạng thái biến thiên PIM và hiển thị theo
thực tế khi đo, giúp người đo phân tích chính xác kết quả.



Bài đo quét – Sweep test



Mục đích của bài đo là phát hiện những tần số trong dải tần phát mà tại đó có thể gây ra
mức PIM lên dải tần số thu lớn nhất. Để thực hiện bài Sweep test:



Giữ nguyên một trong hai tần số sóng mang phát ra.



Phát quét sóng mang còn lại trong dải tần hỗ trợ di chuyển đến vị trí sóng mang kia.
Trong quá trình đó đo và xác định giá trị của các hài nhiễu sinh ra.



Thông qua bài đo, các kỹ thuật viên sẽ tìm ra được những tần số sóng mang trong dải

tần số phát mà tại đó các giá trị xuyên điều chế sinh ra là lớn nhất. Sau đó tiến hành cấu hình lại
2 tần số phát rơi vào tần số gây ra mức xuyên điều chế lớn nhất, đo và tinh chỉnh lại hệ thống để
có tỉ số PIM là nhỏ nhất.




PIM là một tác nhân gây ra suy giảm chất lượng hàng ngày với các hệ thống thu phát vô
tuyến. Trong thực tế, hiện tượng này luôn xuất hiện song song cùng với quá trình xây dựng, vận
hành các trạm thu phát. Hiện nay tại Việt Nam, hệ thống cơ sở hạ tầng các trạm gốc trên cả
nước đã đi vào giai đoạn ổn định và vận hành trong thời gian khá dài, sự suy giảm chất lượng
của các thiết bị thụ động gây ra PIM đã trở thành một tác nhân trọng yếu và tạo nhiễu làm suy
giảm chất lượng thu phát vô tuyến và chất lượng dịch vụ. Cần thiết phải nhìn nhận lại mức độ
ảnh hưởng của PIM để tiến hành khắc phục thay vì phải tiêu tốn quá nhiều chi phí vào việc thay
mới toàn bộ các thiết bị trong nhà trạm. Theo xu hướng hiện tại của thị trường, nhiều thiết bị
đo kiểm PIM cũng đã được giới thiệu và đang được sử dụng một cách có hiệu quả trong việc
kiểm tra, chuẩn đoán và phân tích lỗi PIM của nhiều nhà mạng tại Việt Nam như Viettel,
Mobifone, Vinaphone, Vietnamobile, Gmobile, VNPT.


THANK YOUR VIEW