3GPP毫微微蜂窝技术与测试

毫微微蜂窝(femtocell)基站要求满足在干扰方面的严格要求，以及移动设备与网络(如自组织网络、切换)之间的兼容性测试，并符合3GPP的验证和一致性规范要求。但是，有限的测试对服务提供商来说是不够的。本文讨论如何评估3GPP家庭节点B(HNB)的性能。通过使用低成本的毫微微蜂窝测试解决方案，它能以3GPP 25.104版本8.5.0 2008-12标准为基准，实现对毫微微蜂窝基站的发射机和接收机的多种测试。

1 3GPP毫微微蜂窝技术

毫微微蜂窝最初被称为接入点基站，是一种小型低功率蜂窝基站，一般设计用于居民区或小型商业环境。毫微微蜂窝技术后来被3GPP版本8和版本9所采纳，在WCDMA/HSPA场合被称为家庭节点B(HNB)，在LTE场合被称为增强型家庭节点(eHNB)。将毫微微蜂窝技术包含进UMTS的3GPP工作在版本8中就已经开始了，这一工作在版本9中得以延续并发展成为家庭eNB。毫微微蜂窝概念不是专门针对LTE或LTE-Advanced的，只是LTE有机会从一开始就采用这种技术，而不用回过头去将它设计到传统的UMTS和GSM等系统中。

图1是一种毫微微蜂窝部署的拓扑图。从无线部署角度看，毫微微蜂窝工作于大型蜂窝中的一个小区域。无线信道可以与大蜂窝一样(称为共信道部署)，或部署在一个专用信道上。毫微微蜂窝概念与中继有着根本区别，因为毫微微蜂窝到核心网络的回传路径是通过本地已有的DSL互联网连接实现的，而不是通过空中信道回到宏蜂窝。毫微微蜂窝在典型基站功能的基础上进行了扩展，能实现更简单的自我部署，比如包含节点B、RNC和GPRS支持节点(SGSN、GGSN)，并采用以太网回传通道的UMTS毫微微蜂窝基站，见图2。

下面给出了毫微微蜂窝基站部署的一些重要组件。

家庭节点B(HNB)——连接至已有住宅宽带服务的HNB为家庭内的标准3G手机提供无线覆盖。HNB不仅具有标准NodeB的功能，还集成了标准无线网络控制器(RNC)的无线资源管理功能。

HNB网关(HNB-GW)——安装在运营商网络中的HNB网关将来自众多HNB的业务汇聚在一起，然后通过标准的lu-cs和lu-ps接口传回到已有的核心业务网络。

lu-h接口——位于HNB和HNB-GW之间的lu-h接口包含一种新的HNB应用协议(HNBAP)，可实现高度可扩展的特殊HNB部署。该接口还提供了在互联网上传送lu控制信令的一种高效灵活方法。

图3对宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝和毫微微蜂窝技术实现的移动网络覆盖率进行了比较。毫微微蜂窝允许服务提供商扩展室内服务覆盖率，特别在对大功率基站来说接入受限或不可能的场合。大多数毫微微蜂窝部署在室内，这样有助于提供毫微微蜂窝和宏蜂窝之间的隔离。图1还给出了在覆盖区域之外部署的一种毫微微蜂窝。这是如何在有DSL但没有被蜂窝运营商覆盖的地区提供本地蜂窝覆盖的例子。对移动运营商来说，毫微微蜂窝的吸引力在于能同时提高覆盖率和容量，特别是室内。当然还可能提供新业务和降低成本。蜂窝运营商不仅能受益于提高的容量和覆盖率，而且能同时降低资金支出和运营费用。

毫微微蜂窝技术的两个主要应用场合是：(1)在室内覆盖很差或没有覆盖的农村地区，可能使用共信道部署；(2)在人口密集地区提供高数据速率和容量(如在HSPA+/LTE技术中使用64QAM调制，见图4)。

2 毫微微蜂窝测试

虽然毫微微蜂窝基站是目前由无线LAN主导的宽带用户端设备(CPE)市场极中极具吸引力的产品，但制造商必须面对一系列的测试挑战，如成本、质量和大批量测试。早期的毫微微蜂窝基站的价格非常高(约100到300美元)，而且存在多种格式(可能需要GPS，支持WCDMA、HSPA、HSPA+、LTE)，必须工作在有许可的频段内，此外还面临严格的一致性要求。为实现大批量生产和降低成本，制造商必须从设计到生产的每个方面都实现流水线化。最终目标是缩短测试时间，同时保持高质量。这是一项艰巨的任务，因为一些设计在第一次推出时总是不太稳定，需要经过严格的一致性测试，并对复杂功能(比如网络嗅探模式、Rx灵敏度)和新格式进行验证。为满足这些约束，要求采用快速测试设备，并且这些设备必须具有足够高的性能来支持生产早期的严格验证以及大批量生产时的简化测试。

图5给出了采用安捷伦MXG信号发生器和EXA频谱分析仪的典型毫微微蜂窝基站收发测试装置。在这个装置的帮助下，制造商可以执行严格的毫微微蜂窝基站测量，以确保符合3GPP 25.104版本8.5.0 2008-12标准。测量项目包括最大输出功率、功率动态范围、码域功率、EVM、峰值代码域误差、频率误差、频谱发射模板、接收机灵敏度等。

在生产过程中测试毫微微蜂窝基站是一项具有挑战的任务。通过采用安捷伦MXG信号发生器和EXA信号分析仪可以大大简化这一工作。这些仪器的高测量速度、高性能和可扩展性可完全满足制造商对成本、时间和质量的要求。在这些工具的帮助下，制造商现在可以向市场快速提供高质量、低成本的毫微微蜂窝基站，并在宽带CPE市场中获得更强竞争力。

下表对基于3GPP 25.104版本8.5.0 2008-12标准的HNB测试进行了解释。