Étude de cas : Effets PIM externes sur des sites avec co-localisation de 700 et 800 MHz

PIM externe (INTERMODULATION PASSIVE) et l’effet sur les performances des antennes

L’introduction de la bande 700 MHz sur les sites équipés de systèmes LTE800 entraînera des problèmes avec les sources PIM externes.
À mesure que le nombre de systèmes et de bandes de fréquences par site BTS augmente, il est essentiel d’identifier et d’atténuer les sources PIM externes. S’ils ne sont pas résolus, les problèmes de PIM externes ont un impact négatif significatif sur la capacité du site à fournir une couverture, une capacité et à générer des revenus. Dans l’exemple ci-dessous, le niveau de bruit augmente jusqu’à 7,5 dB par 10 MHz.

Si nous prenons l’exemple d’un opérateur en Europe, qui a déployé il y a 5 ans ses systèmes LTE (Long Term Evolution) de 10MHz du spectre LTE800. L’ordre de l’Inter Modulation (IM) pour le système aurait été un 9ème ordre (in-band) et donc, lors de la mise en service de leur installation, ils auraient testé un niveau IM3 à -140dBc à 2x20W, ce qui il y a 5 ans aurait été considéré comme un niveau acceptable.

Nous avons effectué quelques approximations mathématiques en modélisant un modèle de non-linéarité pour s’adapter aux IM3, IM5, IM7 et IM9 mesurés. Nous supposons également que le chiffre de bruit du système est de 2 dB et nous utilisons une bande passante de 10 kHz.

En regardant le spectre PIM pour ce système LTE800 (10MHz BW) isolément, nous ne voyons aucun changement dans le plancher de bruit du système.

Figure 1. Signaux de spectres à la sortie du système pour le système LTE800

Supposons maintenant que le même opérateur a acquis 10 MHz de spectre dans la bande de 700 MHz. L’opérateur peut décider d’installer le système 700 sur le même site que le système LTE800 déjà en place.
Si l’opérateur n’essaie pas d’améliorer le niveau PIM résiduel sur le site, qui a été établi à -140dBc avec 2x20W, alors qu’il introduit la bande 700MHz, il peut s’attendre à une augmentation du bruit de 7,5dB par 10MHz, ce qui aura un impact significatif sur la capacité du site à générer des revenus: la couverture sera considérablement réduite.

Figure 2. Spectres de signaux à la sortie du système pour les systèmes LTE700 et LTE800 colocalisés.

La principale raison de cette augmentation du niveau PIM n’est pas seulement le signal supplémentaire généré, mais aussi l’ordre des produits IM entrant dans la bande du récepteur: lorsque le LTE800 est utilisé isolément, l’ordre IM dans la bande n’est qu’un 9ème ordre, mais lorsqu’il est colocalisé avec la bande 700, l’ordre de l’ IM devient une 3ème du à l’espacement de la nouvelle porteuse. Cet opérateur a tiré la courte paille lorsqu’on lui a attribué les 10 MHz supérieurs du LTE800.

Il est également important de noter que les sources de PIM externe exacerbent ce problème : même si les systèmes ne se trouvent pas sur la même alimentation mais sont implémentés sur des antennes séparées, les signaux des deux systèmes peuvent se mélanger à l’extérieur et générer des produits de 3e PIM dans les deux récepteurs. Les PIM externes sont les produits de signaux indésirables créés en mélangeant deux ou plusieurs signaux RF forts dans un dispositif non linéaire, tels que des vis desserrées, un mauvais contact métal à métal (généralement autour de supports métalliques) et des matériaux rouillés.

Kaelus a introduit la solution PIM Finder pour aider l’opérateur à identifier les sources PIM externes afin d’améliorer le bruit de son système, Vous pouvez voir comment le PIM externe est détecté et atténué dans cette vidéo.

La solution Kaelus PIM Finder est facile à configurer et à utiliser. D’une seule main, il est possible de rechercher efficacement la source PIM externe. Kaelus Unify (Android & iOS), exécuté sur une tablette, indiquera visuellement et grâce à un son quand un PIM externe est trouvé. En utilisant le testeur PIM portable Kaelus(IPA ou iXA),le technicien ne sera exposé qu’à une faible puissance de crête de 2x40 W lors de l’exécution des activités de dépannage PIM, qui avec un cycle d’utilisation de 10% n’est qu’une exposition de 8 W.

Une fois les sources PIM externes identifiées, il existe différentes possibilités d’atténuation : une action simple consiste à retirer ou à cacher la source à l’aide d’une barrière de radiofréquence (RF) qui peut être déployée sur les toits, à la fois devant et derrière les antennes des stations pour aider à isoler la source de PIM.
L’introduction de plus de fréquences dans le réseau et l’augmentation de la puissance TX augmenteront les risques de bruit par PIM externe.

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