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4G Small Cell测试挑战大解密
没有解决不了的问题!

【作者: 王岫晨】2013年12月23日 星期一

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随着4G无线网络的普及,4G Small Cell技术在快速成长的行动数据容量与网络覆盖需求中,正逐渐被无线网络运营商与服务提供商广泛视为最具经济效益的方案之一。


整合WiFi成新趋势

与城市中普遍使用的Microcell基地台相同的地方在于,Small Cell基地台同样要求高频率精确度,以确保讯号能在Microcell、Small Cell或Femtocell之间无缝切换,来满足不中断的行动数据服务。也因此,4G Small Cell所要求的讯号频率精度为0.25ppm或更佳,且工作温度范围的频率精度甚至必须达到0.1ppm。


当然,不论是在住家、办公室或者街头巷尾的使用环境中,发展Small Cell的主要目的,都是为了补足建筑物里外无线讯号受遮蔽,导致讯号微弱的缺点。只不过,目前不论在室内或者户外,普遍已存在无线Wi-Fi的讯号收发器。在Wi-Fi收发器已雄踞山头,而Small Cell又预备强行攻城略地的情况下,马上会产生的,就是讯号干扰的问题。


正因为无线Wi-Fi的室外热点与室内的收发器以覆盖了大多数的使用空间,这使得Small Cell一进入市场,就将遭遇Wi-Fi这个竞争者。当然,半导体业界遇到类似的问题,最快最好的解决方式,通常就是高举整合大旗,将两者进行整合成为单一装置,让同一个无线收发器既可收发Wi-Fi讯号,又可提供Small Cell功能,一举两得。


干扰问题如何解决?

事实上,在半导体微缩技术的加持下,持续走向高整合、低成本以及高效能的无线芯片组发展趋势,将引领Small Cell成为新一代基地台的代名词,而这样的新一代基地台,势必会将Wi-Fi收发功能的整合,视为发展重点。


NI营销工程师潘建安指出,Small Cell这类家用基地台的发展并非刚起步,多年前相关厂商便已经在这个领域有所著墨。而业界多年来,针对Wi-Fi与Small Cell间的无线标准切换、QoS营运与安全性等多层面问题进行研究与探讨之后,认为将两者整合为单一装置,将是最符合用户利益的方式。在这样的共识下,随着Small Cell在未来几年的逐渐普及,市场上将会出现更多同时拥有Wi-Fi与Small Cell功能整合的无线收发器。


然而,干扰的问题又将如何解决?


或许将4G Small Cell与Wi-Fi无线收发装置进行整合,看似简便又可解决许多问题。然而现今所提到的这些整合,其意义都还只是停留在物理层面,也就是将两个不同的装置整合到同一个盒子里而已,而非在芯片端的实质整合。


但潘建安认为,如此一来,原有的无线网络选择、无缝切换、以及天线整合等问题依然得不到完美的解决。更重要的是,整合后,原本还可分开摆置的两装置,变成得挤在同一个密不透风的盒子里,干扰问题也是必将变得更为严重。这也都使得测试仪器在其中所扮演的角色更为吃重。


看来,面对4G Small Cell,测试厂商的要务,就是提供能完美解决两讯号间干扰问题,且能同时拥有多项无线标准测试能力的完美仪器,来解决Small Cell系统厂商的难题。



图一 : 4G Small Cell的布建,当然是为了带来无死角的通讯质量。但随之而来的干扰问题,得透过测试仪器来加以解决。
图一 : 4G Small Cell的布建,当然是为了带来无死角的通讯质量。但随之而来的干扰问题,得透过测试仪器来加以解决。

讯号强弱有关系!

4G Small Cell是针对区域范围更小的无线讯号补强所设计,就讯号发射功率上来说,是无法与一般的户外基地台相比拟的。只不过,系统厂商也可针对讯号的强弱做调整,例如调高发射功率,能使无线讯号的覆盖范围更广泛,收讯也更清晰,但伴随而来的则是更大的讯号干扰问题。


至于调低发射功率,当然有助于减低干扰问题,但同时讯号覆盖率也将随之降低。这使得系统厂商必须依据产品的应用属性,来调整Small Cell的讯号强弱。


台湾罗德史瓦兹应用工程支持部经理林志龙表示,就以讯号强度来看,4G Small Cell比起一般的户外基地台,功率当然更低,这也使得Small Cell的讯号测试,对于讯号撷取的要求就必须更高,因为仪器必须能够撷取到功率更低的无线讯号。


低功率的讯号,虽然更有利于讯号的解调,但需要考验的却是仪器撷取讯号的精确度。此外,针对不同讯号间的干扰问题,测试仪器也必须要能够同时掌握才行。


其实,干扰问题并不难克服,只要有效规划基地台的布建,搭配无线讯号的功率调校,并透过仪器来进行讯号的仿真并进行校正,都可以避开讯号干扰的问题。


完美测试方案问世

4G Small Cell是4G标准,也就是大家所熟知的LTE。也因此,测试项目除了MIMO等功能之外,非信令测试也是重要的一环。


林志龙说,目前的行动通讯量测普遍遇到的最大挑战,就是成本过高,以及测试时间过长等难题。为了降低无线通信的测试成本,最好的方式就是将原本的信令模式,更改为非信令模式,如此便可让测试成本大幅降低。此外,要缩短测试时间,则可透过序列式测试,来缩减整体的测试时间。


事实上,针对不同规格4G Small Cell所拥有的不同讯号功率,以及未来可能与WiFi进行整合后的不同通讯标准的测试需求,量测厂商都必须要能够满足。目前针对大型基地台,由于LTE在全球的迅速推广及网络规模的持续扩大,支持多重通讯标准的基地台产品正不断出新。


为了更有效协调各基地台制造厂商与各电信营运商之间不同的技术需求,3GPP也积极将多重通讯标准的基地台标准化,并分别规定了空中接口的必要条件及其相应的测试要求。


换句话说,针对多重通讯标准的基地台,测试厂商所提供的方案已经能够满足多数的应用。至于Small Cell是透过住宅网关或有线宽带的联机,依xDSL/Cable/WiMAX/FTTB回路,而能够接取至行动业者网络的无线接取点技术,性质上类似小型基地台,透过量测厂商所提供的VSA/VSG等解决方案,都能满足Small Cell设计开发与生产测试使用。


结语

4G无线通信的商机无限,各国电信商无不积极布建相关基础设施,除了基地台之外,Small Cell更能补足城市建物的通讯死角。在量测厂商的努力之下,各式测试方案都可解决系统厂商的开发难题,提供质量更好的4G Small Cell方案。


只不过,目前4G在台湾仍停留于发照阶段,何时能望其普及,相关单位还得加把劲。目前台湾厂商多半仍为他人做嫁,为4G普及之国家进行设备开发与测试为主。期待4G在台湾能真正早日开通,让相关测试设备能真正应用于台湾的4G产业之中。


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