异构网络的构建与小基站的测试需求

　【摘 要】

　　通过介绍异构网，引入small cell这一概念，着重论述了small cell在未来LTE网络中的重要性以及由此带来的新挑战。通过对比3GPP标准中相关宏基站与small cell在射频测试当中不同指标的定义，阐述了在测试small cell射频指标性能时所面临的挑战和解决方案。

　　【关键词】

　　small cell 小基站 射频测试 HetNet LTE/LTE-A

　　1 引言

　　科技飞速发展，创新不断涌现，以层出不穷的智能手机、平板为代表的终端设备正以一种前所未有的速度改变着整个无线通信和移动通信技术的发展进程。人们对大数据、无缝连接的需求日益增长，从而也对目前有限的频谱资源和基站数量提出了新的挑战。为了解决上述问题，在LTE标准中人们提出了HetNet（异构网）的概念，如图1所示。

　　异构网概念的提出是和同构网相对应的。在传统的通信网络中，一般都使用一种类型的宏基站进行覆盖，再对局部区域做网络优化。而在异构网中，除了宏基站，还特别引入了微基站、微微基站等新的网络节点用以对诸如中央商业区、购物中心等热点地区进行深度覆盖。通俗来说，这种微基站，微微基站统称为small cell（小基站），用以和传统概念的宏基站进行区分。当然，还有一种新型的基站类型也不得不提，就是Femto cell（家庭基站）。严格意义上说，家庭基站和宏基站以及小基站又有诸多不同，例如最大发射功率、最大用户数、数据回传方式、计费方式等。无论是从3GPP的标准上看，还是从业内一般人的理解而言，并没有一个统一的标准对各种类型的基站进行严格定义。人们一般是根据基站本身的大小，所允许的最大发射功率以及价格等多重因素来区分定义。所以通常小基站的最大发射功率不超过40dBm，支持的最大用户数在200人以内，覆盖范围不会超过2公里。可以预见，由于大量小基站以及其他节点的引入，LTE网络势必形成一个异常复杂的多层次网络结构。这也必将给运营商带来一个非常严峻的问题：同频干扰。

　　2 Small cell带来的测试挑战

　　3GPP多次在标准当中提出由小基站引入而带来的干扰问题的解决办法。例如，在release8/9的标准中，提出了ICIC（Inter-Cell Interference Coordination）；在release10当中又提出eICIC（enhanced ICIC），用ABS（Almost Black Subframe）的方法来消除干扰；release11以及后续版本中又进一步提出了FeICIC（Further enhanced ICIC）用以解决遗留下的其他干扰问题。

　　任何新技术的出现，必然伴随着对测试测量技术的新挑战，小基站的出现也不例外。3GPP标准中，引入了对于小基站的射频一致性测试规范。与传统的宏基站测试类似，小基站的测试也分为发射机和接收机测试。以发射机测试为例，3GPP标准定义了新的测试类型，比如基站发射功率测试，就明确定义了不同类型基站的最大发射功率和容限要求。同时，也有几类新的测试项引入：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，这几项测试主要用来规定家庭基站测量相邻基站的信号强度用以调整自身发射功率以避免产生更多干扰。表1列出了标准中对于不同类型基站给出的指标要求。

　　类似的，接收机测试也根据不同的基站类型，对应不同指标要求，这里不再赘述。

　　3 Small cell的测试解决方案

　　对于测试解决方案，尽管小基站的测试项目有所增加，指标要求不尽相同，但大体测试系统的搭建与宏基站的测试其实并无太大差别。相较于传统的宏基站测试，小基站的测试指标已经放宽松，这就意味着以往主要用于宏基站的测试仪表与测试方法，仍然可以沿用在小基站的测试中。图2和图3给出的就是一个典型的小基站收发信机射频一致性测试的结构框图。

　　图2 小基站发射机测试框图

　　图3 小基站接射机测试框图

　　由上图得知，小基站的收发信机测试方案与测试方法，基本与宏基站没有太大差别，实现了很好的延续性。

　　对于Femto cell而言，测试方法则又不尽相同。目前业界主流的测试方法主要有两大类，一类仍然是沿袭传统的信号发生器与频谱分析仪方法，即对家庭基站的发射机和接收机分别用频谱分析仪与信号发生器进行测试。另外一种方法，则是采用整合了信号产生和信号分析功能的单台仪表来实现，也就是类似于通常手机测试时使用的OBT（One Box Tester）方案，这两种测试方案各有优劣。首先，从3GPP的角度来看，由于指标本身的要求已经放宽，所以对测试仪表动态范围等性能的要求相对不高，两种方案均能满足。其次，从测试精度来看，信号发生器与频谱分析仪的方案由于单个仪表本身的性能指标较好，因而在性能上胜出，特别适用于该类型基站早期的研发验证测试。而采用单台仪表的方案，则由于本身仪表架构较为简洁易用，测试环境的搭建相对容易，因此适合于在性能指标要求不高情况下的大规模生产测试。简而言之，究竟哪种测试方法更适合，可以综合考虑成本、生产效率、具体指标要求做出最佳选择。

　　4 结束语

　　随着数字洪流的出现，相信小基站会扮演越来越重要的角色。尤其是随着LTE以及LTE-Advanced网络的快速部署，基于异构网架构下的小基站一定会成为行业内新的增长点，而相关的小基站的测试测量，也必将迎来崭新的明天。

　　参考文献：

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　　[4] 巩峰，钱光弟. TD-LTE发射机杂散辐射的测试方法与实现[J]. 实验科学与技术， 2011，9（2）.

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