異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與小基站的測試需求

白瑛

【摘 要】

通過介紹異構(gòu)網(wǎng)，引入small cell這一概念，著重論述了small cell在未來LTE網(wǎng)絡(luò)中的重要性以及由此帶來的新挑戰(zhàn)。通過對比3GPP標準中相關(guān)宏基站與small cell在射頻測試當(dāng)中不同指標的定義，闡述了在測試small cell射頻指標性能時所面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。

【關(guān)鍵詞】

small cell 小基站 射頻測試 HetNet LTE/LTE-A

1 引言

科技飛速發(fā)展，創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，以層出不窮的智能手機、平板為代表的終端設(shè)備正以一種前所未有的速度改變著整個無線通信和移動通信技術(shù)的發(fā)展進程。人們對大數(shù)據(jù)、無縫連接的需求日益增長，從而也對目前有限的頻譜資源和基站數(shù)量提出了新的挑戰(zhàn)。為了解決上述問題，在LTE標準中人們提出了HetNet（異構(gòu)網(wǎng)）的概念，如圖1所示。

異構(gòu)網(wǎng)概念的提出是和同構(gòu)網(wǎng)相對應(yīng)的。在傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，一般都使用一種類型的宏基站進行覆蓋，再對局部區(qū)域做網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。而在異構(gòu)網(wǎng)中，除了宏基站，還特別引入了微基站、微微基站等新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點用以對諸如中央商業(yè)區(qū)、購物中心等熱點地區(qū)進行深度覆蓋。通俗來說，這種微基站，微微基站統(tǒng)稱為small cell（小基站），用以和傳統(tǒng)概念的宏基站進行區(qū)分。當(dāng)然，還有一種新型的基站類型也不得不提，就是Femto cell（家庭基站）。嚴格意義上說，家庭基站和宏基站以及小基站又有諸多不同，例如最大發(fā)射功率、最大用戶數(shù)、數(shù)據(jù)回傳方式、計費方式等。無論是從3GPP的標準上看，還是從業(yè)內(nèi)一般人的理解而言，并沒有一個統(tǒng)一的標準對各種類型的基站進行嚴格定義。人們一般是根據(jù)基站本身的大小，所允許的最大發(fā)射功率以及價格等多重因素來區(qū)分定義。所以通常小基站的最大發(fā)射功率不超過40dBm，支持的最大用戶數(shù)在200人以內(nèi)，覆蓋范圍不會超過2公里。可以預(yù)見，由于大量小基站以及其他節(jié)點的引入，LTE網(wǎng)絡(luò)勢必形成一個異常復(fù)雜的多層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這也必將給運營商帶來一個非常嚴峻的問題：同頻干擾。

2 Small cell帶來的測試挑戰(zhàn)

3GPP多次在標準當(dāng)中提出由小基站引入而帶來的干擾問題的解決辦法。例如，在release8/9的標準中，提出了ICIC（Inter-Cell Interference Coordination）；在release10當(dāng)中又提出eICIC（enhanced ICIC），用ABS（Almost Black Subframe）的方法來消除干擾；release11以及后續(xù)版本中又進一步提出了FeICIC（Further enhanced ICIC）用以解決遺留下的其他干擾問題。

任何新技術(shù)的出現(xiàn)，必然伴隨著對測試測量技術(shù)的新挑戰(zhàn)，小基站的出現(xiàn)也不例外。3GPP標準中，引入了對于小基站的射頻一致性測試規(guī)范。與傳統(tǒng)的宏基站測試類似，小基站的測試也分為發(fā)射機和接收機測試。以發(fā)射機測試為例，3GPP標準定義了新的測試類型，比如基站發(fā)射功率測試，就明確定義了不同類型基站的最大發(fā)射功率和容限要求。同時，也有幾類新的測試項引入：Home BS Output Pwr for Adjacent UTRA Ch Protection，Home BS Output Pwr for Adjacent E-UTRA Ch Protection以及Home BS Output Pwr for Co-Channel E-UTRA Ch Protection，這幾項測試主要用來規(guī)定家庭基站測量相鄰基站的信號強度用以調(diào)整自身發(fā)射功率以避免產(chǎn)生更多干擾。表1列出了標準中對于不同類型基站給出的指標要求。

類似的，接收機測試也根據(jù)不同的基站類型，對應(yīng)不同指標要求，這里不再贅述。

3 Small cell的測試解決方案

對于測試解決方案，盡管小基站的測試項目有所增加，指標要求不盡相同，但大體測試系統(tǒng)的搭建與宏基站的測試其實并無太大差別。相較于傳統(tǒng)的宏基站測試，小基站的測試指標已經(jīng)放寬松，這就意味著以往主要用于宏基站的測試儀表與測試方法，仍然可以沿用在小基站的測試中。圖2和圖3給出的就是一個典型的小基站收發(fā)信機射頻一致性測試的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2 小基站發(fā)射機測試框圖

圖3 小基站接射機測試框圖

由上圖得知，小基站的收發(fā)信機測試方案與測試方法，基本與宏基站沒有太大差別，實現(xiàn)了很好的延續(xù)性。

對于Femto cell而言，測試方法則又不盡相同。目前業(yè)界主流的測試方法主要有兩大類，一類仍然是沿襲傳統(tǒng)的信號發(fā)生器與頻譜分析儀方法，即對家庭基站的發(fā)射機和接收機分別用頻譜分析儀與信號發(fā)生器進行測試。另外一種方法，則是采用整合了信號產(chǎn)生和信號分析功能的單臺儀表來實現(xiàn)，也就是類似于通常手機測試時使用的OBT（One Box Tester）方案，這兩種測試方案各有優(yōu)劣。首先，從3GPP的角度來看，由于指標本身的要求已經(jīng)放寬，所以對測試儀表動態(tài)范圍等性能的要求相對不高，兩種方案均能滿足。其次，從測試精度來看，信號發(fā)生器與頻譜分析儀的方案由于單個儀表本身的性能指標較好，因而在性能上勝出，特別適用于該類型基站早期的研發(fā)驗證測試。而采用單臺儀表的方案，則由于本身儀表架構(gòu)較為簡潔易用，測試環(huán)境的搭建相對容易，因此適合于在性能指標要求不高情況下的大規(guī)模生產(chǎn)測試。簡而言之，究竟哪種測試方法更適合，可以綜合考慮成本、生產(chǎn)效率、具體指標要求做出最佳選擇。

4 結(jié)束語

隨著數(shù)字洪流的出現(xiàn)，相信小基站會扮演越來越重要的角色。尤其是隨著LTE以及LTE-Advanced網(wǎng)絡(luò)的快速部署，基于異構(gòu)網(wǎng)架構(gòu)下的小基站一定會成為行業(yè)內(nèi)新的增長點，而相關(guān)的小基站的測試測量，也必將迎來嶄新的明天。

參考文獻：

[1] 3GPP TS 36.141 v9.11.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）； Base Station （BS） conformance testing[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 36.104 v10.2.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Base Station （BS） radio transmission and reception[S]. 2011.

[3] 張大鈞，吳昱民. LTE-Advanced系統(tǒng)小基站的增強技術(shù)研究[J]. 現(xiàn)代電信科技， 2013（8）.

[4] 鞏峰，錢光弟. TD-LTE發(fā)射機雜散輻射的測試方法與實現(xiàn)[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù)， 2011，9（2）.

[5] Agilent Technology. Agilent 2014 small cell Symposium paper[C]. 2014.endprint

【摘 要】

通過介紹異構(gòu)網(wǎng)，引入small cell這一概念，著重論述了small cell在未來LTE網(wǎng)絡(luò)中的重要性以及由此帶來的新挑戰(zhàn)。通過對比3GPP標準中相關(guān)宏基站與small cell在射頻測試當(dāng)中不同指標的定義，闡述了在測試small cell射頻指標性能時所面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。

【關(guān)鍵詞】

small cell 小基站 射頻測試 HetNet LTE/LTE-A

1 引言

科技飛速發(fā)展，創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，以層出不窮的智能手機、平板為代表的終端設(shè)備正以一種前所未有的速度改變著整個無線通信和移動通信技術(shù)的發(fā)展進程。人們對大數(shù)據(jù)、無縫連接的需求日益增長，從而也對目前有限的頻譜資源和基站數(shù)量提出了新的挑戰(zhàn)。為了解決上述問題，在LTE標準中人們提出了HetNet（異構(gòu)網(wǎng)）的概念，如圖1所示。

異構(gòu)網(wǎng)概念的提出是和同構(gòu)網(wǎng)相對應(yīng)的。在傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，一般都使用一種類型的宏基站進行覆蓋，再對局部區(qū)域做網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。而在異構(gòu)網(wǎng)中，除了宏基站，還特別引入了微基站、微微基站等新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點用以對諸如中央商業(yè)區(qū)、購物中心等熱點地區(qū)進行深度覆蓋。通俗來說，這種微基站，微微基站統(tǒng)稱為small cell（小基站），用以和傳統(tǒng)概念的宏基站進行區(qū)分。當(dāng)然，還有一種新型的基站類型也不得不提，就是Femto cell（家庭基站）。嚴格意義上說，家庭基站和宏基站以及小基站又有諸多不同，例如最大發(fā)射功率、最大用戶數(shù)、數(shù)據(jù)回傳方式、計費方式等。無論是從3GPP的標準上看，還是從業(yè)內(nèi)一般人的理解而言，并沒有一個統(tǒng)一的標準對各種類型的基站進行嚴格定義。人們一般是根據(jù)基站本身的大小，所允許的最大發(fā)射功率以及價格等多重因素來區(qū)分定義。所以通常小基站的最大發(fā)射功率不超過40dBm，支持的最大用戶數(shù)在200人以內(nèi)，覆蓋范圍不會超過2公里。可以預(yù)見，由于大量小基站以及其他節(jié)點的引入，LTE網(wǎng)絡(luò)勢必形成一個異常復(fù)雜的多層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這也必將給運營商帶來一個非常嚴峻的問題：同頻干擾。

2 Small cell帶來的測試挑戰(zhàn)

3GPP多次在標準當(dāng)中提出由小基站引入而帶來的干擾問題的解決辦法。例如，在release8/9的標準中，提出了ICIC（Inter-Cell Interference Coordination）；在release10當(dāng)中又提出eICIC（enhanced ICIC），用ABS（Almost Black Subframe）的方法來消除干擾；release11以及后續(xù)版本中又進一步提出了FeICIC（Further enhanced ICIC）用以解決遺留下的其他干擾問題。

任何新技術(shù)的出現(xiàn)，必然伴隨著對測試測量技術(shù)的新挑戰(zhàn)，小基站的出現(xiàn)也不例外。3GPP標準中，引入了對于小基站的射頻一致性測試規(guī)范。與傳統(tǒng)的宏基站測試類似，小基站的測試也分為發(fā)射機和接收機測試。以發(fā)射機測試為例，3GPP標準定義了新的測試類型，比如基站發(fā)射功率測試，就明確定義了不同類型基站的最大發(fā)射功率和容限要求。同時，也有幾類新的測試項引入：Home BS Output Pwr for Adjacent UTRA Ch Protection，Home BS Output Pwr for Adjacent E-UTRA Ch Protection以及Home BS Output Pwr for Co-Channel E-UTRA Ch Protection，這幾項測試主要用來規(guī)定家庭基站測量相鄰基站的信號強度用以調(diào)整自身發(fā)射功率以避免產(chǎn)生更多干擾。表1列出了標準中對于不同類型基站給出的指標要求。

類似的，接收機測試也根據(jù)不同的基站類型，對應(yīng)不同指標要求，這里不再贅述。

3 Small cell的測試解決方案

對于測試解決方案，盡管小基站的測試項目有所增加，指標要求不盡相同，但大體測試系統(tǒng)的搭建與宏基站的測試其實并無太大差別。相較于傳統(tǒng)的宏基站測試，小基站的測試指標已經(jīng)放寬松，這就意味著以往主要用于宏基站的測試儀表與測試方法，仍然可以沿用在小基站的測試中。圖2和圖3給出的就是一個典型的小基站收發(fā)信機射頻一致性測試的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2 小基站發(fā)射機測試框圖

圖3 小基站接射機測試框圖

由上圖得知，小基站的收發(fā)信機測試方案與測試方法，基本與宏基站沒有太大差別，實現(xiàn)了很好的延續(xù)性。

對于Femto cell而言，測試方法則又不盡相同。目前業(yè)界主流的測試方法主要有兩大類，一類仍然是沿襲傳統(tǒng)的信號發(fā)生器與頻譜分析儀方法，即對家庭基站的發(fā)射機和接收機分別用頻譜分析儀與信號發(fā)生器進行測試。另外一種方法，則是采用整合了信號產(chǎn)生和信號分析功能的單臺儀表來實現(xiàn)，也就是類似于通常手機測試時使用的OBT（One Box Tester）方案，這兩種測試方案各有優(yōu)劣。首先，從3GPP的角度來看，由于指標本身的要求已經(jīng)放寬，所以對測試儀表動態(tài)范圍等性能的要求相對不高，兩種方案均能滿足。其次，從測試精度來看，信號發(fā)生器與頻譜分析儀的方案由于單個儀表本身的性能指標較好，因而在性能上勝出，特別適用于該類型基站早期的研發(fā)驗證測試。而采用單臺儀表的方案，則由于本身儀表架構(gòu)較為簡潔易用，測試環(huán)境的搭建相對容易，因此適合于在性能指標要求不高情況下的大規(guī)模生產(chǎn)測試。簡而言之，究竟哪種測試方法更適合，可以綜合考慮成本、生產(chǎn)效率、具體指標要求做出最佳選擇。

4 結(jié)束語

隨著數(shù)字洪流的出現(xiàn)，相信小基站會扮演越來越重要的角色。尤其是隨著LTE以及LTE-Advanced網(wǎng)絡(luò)的快速部署，基于異構(gòu)網(wǎng)架構(gòu)下的小基站一定會成為行業(yè)內(nèi)新的增長點，而相關(guān)的小基站的測試測量，也必將迎來嶄新的明天。

參考文獻：

[1] 3GPP TS 36.141 v9.11.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）； Base Station （BS） conformance testing[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 36.104 v10.2.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Base Station （BS） radio transmission and reception[S]. 2011.

[3] 張大鈞，吳昱民. LTE-Advanced系統(tǒng)小基站的增強技術(shù)研究[J]. 現(xiàn)代電信科技， 2013（8）.

[4] 鞏峰，錢光弟. TD-LTE發(fā)射機雜散輻射的測試方法與實現(xiàn)[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù)， 2011，9（2）.

[5] Agilent Technology. Agilent 2014 small cell Symposium paper[C]. 2014.endprint

【摘 要】

通過介紹異構(gòu)網(wǎng)，引入small cell這一概念，著重論述了small cell在未來LTE網(wǎng)絡(luò)中的重要性以及由此帶來的新挑戰(zhàn)。通過對比3GPP標準中相關(guān)宏基站與small cell在射頻測試當(dāng)中不同指標的定義，闡述了在測試small cell射頻指標性能時所面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。

【關(guān)鍵詞】

small cell 小基站 射頻測試 HetNet LTE/LTE-A

1 引言

科技飛速發(fā)展，創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，以層出不窮的智能手機、平板為代表的終端設(shè)備正以一種前所未有的速度改變著整個無線通信和移動通信技術(shù)的發(fā)展進程。人們對大數(shù)據(jù)、無縫連接的需求日益增長，從而也對目前有限的頻譜資源和基站數(shù)量提出了新的挑戰(zhàn)。為了解決上述問題，在LTE標準中人們提出了HetNet（異構(gòu)網(wǎng)）的概念，如圖1所示。

異構(gòu)網(wǎng)概念的提出是和同構(gòu)網(wǎng)相對應(yīng)的。在傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，一般都使用一種類型的宏基站進行覆蓋，再對局部區(qū)域做網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。而在異構(gòu)網(wǎng)中，除了宏基站，還特別引入了微基站、微微基站等新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點用以對諸如中央商業(yè)區(qū)、購物中心等熱點地區(qū)進行深度覆蓋。通俗來說，這種微基站，微微基站統(tǒng)稱為small cell（小基站），用以和傳統(tǒng)概念的宏基站進行區(qū)分。當(dāng)然，還有一種新型的基站類型也不得不提，就是Femto cell（家庭基站）。嚴格意義上說，家庭基站和宏基站以及小基站又有諸多不同，例如最大發(fā)射功率、最大用戶數(shù)、數(shù)據(jù)回傳方式、計費方式等。無論是從3GPP的標準上看，還是從業(yè)內(nèi)一般人的理解而言，并沒有一個統(tǒng)一的標準對各種類型的基站進行嚴格定義。人們一般是根據(jù)基站本身的大小，所允許的最大發(fā)射功率以及價格等多重因素來區(qū)分定義。所以通常小基站的最大發(fā)射功率不超過40dBm，支持的最大用戶數(shù)在200人以內(nèi)，覆蓋范圍不會超過2公里。可以預(yù)見，由于大量小基站以及其他節(jié)點的引入，LTE網(wǎng)絡(luò)勢必形成一個異常復(fù)雜的多層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這也必將給運營商帶來一個非常嚴峻的問題：同頻干擾。

2 Small cell帶來的測試挑戰(zhàn)

3GPP多次在標準當(dāng)中提出由小基站引入而帶來的干擾問題的解決辦法。例如，在release8/9的標準中，提出了ICIC（Inter-Cell Interference Coordination）；在release10當(dāng)中又提出eICIC（enhanced ICIC），用ABS（Almost Black Subframe）的方法來消除干擾；release11以及后續(xù)版本中又進一步提出了FeICIC（Further enhanced ICIC）用以解決遺留下的其他干擾問題。

任何新技術(shù)的出現(xiàn)，必然伴隨著對測試測量技術(shù)的新挑戰(zhàn)，小基站的出現(xiàn)也不例外。3GPP標準中，引入了對于小基站的射頻一致性測試規(guī)范。與傳統(tǒng)的宏基站測試類似，小基站的測試也分為發(fā)射機和接收機測試。以發(fā)射機測試為例，3GPP標準定義了新的測試類型，比如基站發(fā)射功率測試，就明確定義了不同類型基站的最大發(fā)射功率和容限要求。同時，也有幾類新的測試項引入：Home BS Output Pwr for Adjacent UTRA Ch Protection，Home BS Output Pwr for Adjacent E-UTRA Ch Protection以及Home BS Output Pwr for Co-Channel E-UTRA Ch Protection，這幾項測試主要用來規(guī)定家庭基站測量相鄰基站的信號強度用以調(diào)整自身發(fā)射功率以避免產(chǎn)生更多干擾。表1列出了標準中對于不同類型基站給出的指標要求。

類似的，接收機測試也根據(jù)不同的基站類型，對應(yīng)不同指標要求，這里不再贅述。

3 Small cell的測試解決方案

對于測試解決方案，盡管小基站的測試項目有所增加，指標要求不盡相同，但大體測試系統(tǒng)的搭建與宏基站的測試其實并無太大差別。相較于傳統(tǒng)的宏基站測試，小基站的測試指標已經(jīng)放寬松，這就意味著以往主要用于宏基站的測試儀表與測試方法，仍然可以沿用在小基站的測試中。圖2和圖3給出的就是一個典型的小基站收發(fā)信機射頻一致性測試的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2 小基站發(fā)射機測試框圖

圖3 小基站接射機測試框圖

由上圖得知，小基站的收發(fā)信機測試方案與測試方法，基本與宏基站沒有太大差別，實現(xiàn)了很好的延續(xù)性。

對于Femto cell而言，測試方法則又不盡相同。目前業(yè)界主流的測試方法主要有兩大類，一類仍然是沿襲傳統(tǒng)的信號發(fā)生器與頻譜分析儀方法，即對家庭基站的發(fā)射機和接收機分別用頻譜分析儀與信號發(fā)生器進行測試。另外一種方法，則是采用整合了信號產(chǎn)生和信號分析功能的單臺儀表來實現(xiàn)，也就是類似于通常手機測試時使用的OBT（One Box Tester）方案，這兩種測試方案各有優(yōu)劣。首先，從3GPP的角度來看，由于指標本身的要求已經(jīng)放寬，所以對測試儀表動態(tài)范圍等性能的要求相對不高，兩種方案均能滿足。其次，從測試精度來看，信號發(fā)生器與頻譜分析儀的方案由于單個儀表本身的性能指標較好，因而在性能上勝出，特別適用于該類型基站早期的研發(fā)驗證測試。而采用單臺儀表的方案，則由于本身儀表架構(gòu)較為簡潔易用，測試環(huán)境的搭建相對容易，因此適合于在性能指標要求不高情況下的大規(guī)模生產(chǎn)測試。簡而言之，究竟哪種測試方法更適合，可以綜合考慮成本、生產(chǎn)效率、具體指標要求做出最佳選擇。

4 結(jié)束語

隨著數(shù)字洪流的出現(xiàn)，相信小基站會扮演越來越重要的角色。尤其是隨著LTE以及LTE-Advanced網(wǎng)絡(luò)的快速部署，基于異構(gòu)網(wǎng)架構(gòu)下的小基站一定會成為行業(yè)內(nèi)新的增長點，而相關(guān)的小基站的測試測量，也必將迎來嶄新的明天。

參考文獻：

[1] 3GPP TS 36.141 v9.11.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）； Base Station （BS） conformance testing[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 36.104 v10.2.0. Evolved Universal Terrestrial Radio Access （E-UTRA）；Base Station （BS） radio transmission and reception[S]. 2011.

[3] 張大鈞，吳昱民. LTE-Advanced系統(tǒng)小基站的增強技術(shù)研究[J]. 現(xiàn)代電信科技， 2013（8）.

[4] 鞏峰，錢光弟. TD-LTE發(fā)射機雜散輻射的測試方法與實現(xiàn)[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù)， 2011，9（2）.

[5] Agilent Technology. Agilent 2014 small cell Symposium paper[C]. 2014.endprint