Small Cell（小型基地台）之所以会出现，基本上是沿续了先前的Femtocell（毫微微型蜂巢式基地台）的架构，而衍生出的泛用型基地台的统称，归纳产业界各方的说法来看，撇除一般我们所熟知的大型基地台（Macrocell）外，其余所有的中小型基地台，产业界皆一律称之为Small Cell。也因此，除了我们常听到的Femtocell外，Microcell（微型基地台）与Picocell（特微型基地台）都可被称为Small Cell的一种，而这些基地台因为容纳人数与传输距离的不同，而各自拥有不同的定位存在，所以单就Small Cell来看，就硬体规格上并没有特定的标准存在，再加上既有传统的大型基地台的存在与新进的Small Cell的加入，讯号彼此又会互相干扰，也造成Small Cell的发展到目前为止仍然处在「雷声大，雨点小」的阶段。

室内加上Wi-Fi 为Small Cell必备条件

我们都知道，在传统大型基地台在室内讯号传递能力有限，而Small Cell会被安装室内的情况下，它所扮演的角色，恰好可以在室内弥补大型基地台的不足，让使用者在使用行动网路的情况下，无需面临网路延迟的问题。依据爱立信（Ericsson）消费者实验室的研究，使用者在室内的网路行为相当多元，从收发信件到观看影片都会出现，所以至少需要10Mbps的传输速度，才有办法满足使用者不同的网路行为需求。

图一 : 一般用户使用高速率行动网络的环境，大多是以室内为主，因为这类行为通常是观看在线影音或是阅读长篇文章居多。（Source：blog.mozilla.org）

广泛来看，涵盖的人数与传输距离的不同，主要也是因应了不同实际的环境需求，以Femtocell为例，它就会定位一般的室内住宅为主，传输距离不长、人数也约莫是四至八人左右，但来到一般办公室环境或是更大的室内公共空间，Femtocell恐怕就不胜负荷，必须改成Microcell或是Picocell为宜。此外，智慧型手机、平板电脑的普及，这些可由消费者所携带的电子产品同时具备进行行动网路与Wi-Fi的连线功能，有了Wi-Fi的加入，多少可以减轻行动网路的壅塞情况。所以市场也吹起了希望Small Cell可以导入W​​i-Fi的呼声。

Small Cell挑战之一 讯号干扰问题严重

ADI（亚德诺半导体）资深应用工程师简百钟谈到，其实Small Cell的相关讨论有相当长的一段时间，早在2008年左右，ADI就已经推出第一款收发器元件，到了2012年，沿续先前的产品架构，推出了第二代产品AD936X。但事实上，观察全球Small Cell市场并不如预期中的热络，主要的原因在于不同等级的基地台出现范围重覆覆盖的情况下，要由谁负责进行传输？讯号彼此间的干扰的问题，到目前为止业界也没有普遍的共识。

除此之外，高通创锐讯业务开发副总裁Nick Karter表示，Small Cell也可能支援以下一个或多个通讯协定： Wi-Fi、UMTS、CDMA2000以及 LTE。随着不同的电波频段选择，也会影响传输范围以及速度，因此很难去为Small Cell定义一个固定的传输范围或速度。就高通的观察，目前业界的确有整合Wi-Fi以及Small Cell的需求。整合Wi-Fi功能将能更有效率地利用已授权及未授权的频谱资源，能支援多种不同类型以及传输介面的装置，提供智慧连线管理来增进用户体验以及服务品质(Quality of Severice)，并能有效分担不同无线技术所需要硬体成本。从硬体层面来看，挑战大多与降低Wi-Fi与LTE彼此间交互干扰的参考设计有关。

图二 : Small Cell同时导入LTE与Wi-Fi技术，再加上与大型基地台又会有范围重复覆盖的情况，讯号干扰的问题要解决，其实不甚容易。（Source：community.ubnt.com）

Xilinx（赛灵思）资深产品行销经理黄维信分析，在现今几乎所有的智慧型手机都同时拥有蜂巢式和Wi-Fi科技的优势下，透过Small Cell与Wi-Fi功能的整合，能进一步强化覆盖率、容量和用户的使用者体验。然而，为了让整合后的功能运作更加顺利，还是必须克服一些技术挑战。从无线系统设计的观点而言，挑战包括了Small Cell和Wi-Fi的存取点整合成本（多频/宽频无线电、共用回传）、潜在的RF（射频）共存、干扰管理、系统卸载与不卸载时的流量管理等。

考量成本问题 类比元件走整合风

就系统设计层面上，简百钟直言，由于Small Cell不若传统的基地台系统，因此在功耗与整体成本上，都要尽可能的压低，才有利于整体系统的设计。在过去，RF收发器会与基频处理器加以整合，来压低系统整体成本以进一步提升设计速度，但这种作法的问题就在于RF收发器本身，以类比与混合讯号为基础，基频处理器则是专为处理数位讯号为主，在现有的制程技术上，虽然可以加以整合，但在系统表现却有待加强，与其如此，倒不如将两者加以分开，将RF收发器元件本身，施以最大程度的类比元件的整合，基频处理器则就针对先进制程不断提升其性能，双方以既有的技术架构下进行发展，会是相对有利的作法。

简百钟透露，以ADI第二代的RF收发器为例，它就整合了LNA（低杂讯放大器）、PGA（可程式放大器）、ADC（类比数位讯号转换器）、DAC（数位类比讯号转换器）与Mixer（混波器），可以说是类比元件的集大成。也因此，整个系统的设计，仅需处理器、电源管理IC、RF收发器、PA（功率放大器）、石英震荡器与记忆体元件就能完成整个系统设计。他表示，短期内，RF收发器已经无法整合其他元件，就能从功耗降低与尺寸微缩上下手。

图三 : Small Cell的系统设计，在模拟方面已经极尽可能被加以整合，剩下的，就是在功耗与尺寸表现再继续努力。（Source：ADI）

不过，简百钟也不讳言，客户对于Small Cell的系统设计除了成本与功耗要尽可能降低外，不同客户对Small Cell的设计需求也相当多元，某种程度上也造成了晶片业者们的困扰。所以在产品线方面也必须提供不同等规格的产品供客户选择。此外，由于Small Cell的系统设计看似简单，不过就ADI的角度来看，不论是从类比电路或是电源管理方面，都有不低的门槛需要跨越，像是电源管理元件本身，必须同时提供不同的电压与电流给处理器、RF收发器与记忆体元件等，让整体系统得以运作，这也有着相当的复杂度。因此Small Cell的晶片供应商仍然会是外商的天下。

基地台的不变宿命：系统升级

值得注意的是，传统的大型基地台一直以来都会有网路升级的问题，同样的问题也会出现在Small Cell上。黄维信谈到，LTE-A（LTE - Advanced）是LTE发展的下一个重要阶段，期望透过如载波聚合、高阶MIMO（Multi Input Multi Output）、协调式多点传输收送（CoMP）和最佳化的HetNets蜂巢间干扰协调机制（ICIC）等先进的空中介面功能，以提供更高的数据传输率达1Gbps。另一方面，802.11ac则是802.11n的延伸，藉由融合更宽的RF频宽、多重MIMO空间串流、通道汇整技术和高阶QAM等相似概念，同样也能提供达1Gbps的水准。在实际环境中，LTE Small Cell将整合Wi-Fi功能，能支援LTE-A与802.11ac的就地升级能力将会是电信业者能否提高整体网路效能的关键；更重要的是要能控制资本支出（CAPEX）与营运成本（OPEX）。

黄维信所提出的成本控制的说法，其实与简百钟不谋而合，尽管进入门槛不低，成本仍然是所有系统业者所在意的重点，从传统的ASIC（特殊应用积体电路）架构上来看，由于晶片与软体层，在设计初期就已经完全被写死的情况下，若要进行系统升级，除非采用模组化方式进行主机板的抽换，否则要让系统全面更换才能达到升级之效，但这种作法就必须付出高昂的系统成本。所以早在Femtocell时代，TI（德州仪器）就曾提出系统灵活化的概念，以期在最低成本与最少时间的情况下，来进行系统的更新或是升级，更甚者，可以让系​​统能达到差异化之效。

图四 : 不论是何种类型的基地台，系统的软硬件升级一直都是电信设备与营运商最为头痛的问题。（Source：www.cambridgeconsultants.com）

而能让系统能在最短时间内进行升级，在硬体条件许可的情况下，采用FPGA（现场可编程逻辑闸阵列）是相对容易的作法。

黄维信进一步谈到，为了满足Small Cell的特定设计要求，Small Cell系统工程师可以利用FPGA的功能，与各式Small Cell设计的关键零组件接合。设计师也可以采用FPGA晶片来执行像是数位上行转换(DUC)、数位下行转换(DDC)、峰波因数抑制(CFR)与数位预失真(DPD)等数位无线前端功能。此外，基频处理与加速功能也可以由FPGA来执行，以达到帮助分载与释放ASSP上的资源，让ASSP执行其他功能。这些特色皆能提供工程师在发展具备成本效益的Small Cell系统时所需的高度灵活性与差异化的能力。

结语

尽管Small Cell在行动通讯产业中拥有相当高的话题性，但广泛来看，Small Cell同样也面临了传统大型基地台的升级挑战，再加上布建成本也必须加以考量的情况下，Small Cell的系统设计似乎比想像中还更加困难，用「又要马儿好，又要马儿不吃草」来形容，可以说是相当贴切。但长期来看，市场仍然有相当大的需求动能，Small Cell的设计难题要突破应该不是太困难才是。