毫微微蜂巢式基地台 [femtocell，也稱為家用B節點 (Home NodeB)]，為安裝於室內的低功率基地台，在家庭、企業或熱點環境中提供行動服務。一般來說家用B節點 (HNB)會透過DSL路由器或有線數據機，連接網際網路及行動電話業者網路。

毫微微蜂巢式基地台的主要優點包含：在家中提供優異的使用者經驗（語音涵蓋範圍更大、資料傳輸量更高）；可分擔大型行動網路流量負載，並減少基礎建設的部署成本 [1]、[2]。然而，部署毫微微蜂巢式基地台的挑戰在於毫微微蜂巢式基地台的搜尋能力；也就是說，UE進入家中時，如果已連結至不同頻率的大型基地台，且大型基地台的品質 (CPICH Ec/Io) 良好，就可能無法找到並連結至毫微微蜂巢式基地台（如圖一及圖二所示）。為了促進毫微微蜂巢式基地台的搜尋功能，大型基地台網路提供的Sintersearch 廣播數值設定必須較高，不過這樣會影響網路中所有UE。

另一替代解決方案為，研究者建議使用基地台重選信標 (CRB)，例如毫微微蜂巢式基地台使用大型基地台頻率傳送信標。信標在時域中相當稀少，可盡量降低對鄰近UE的干擾。實驗室測試顯示，即使Sintersearch數值較低，CRB仍可非常有效地增進毫微微蜂巢式基地台的搜尋能力，同時不影響大型基地台用戶的語音品質；至於信標涵蓋範圍內的大型基地台UE，其HSDPA傳輸量僅受到些許影響。

《圖一　連結至大型基地台的UE，進入部署毫微微蜂巢式基地台的家中。》

本文各段落內容簡介如下：第II節介紹模擬方法及假設，包括建立路徑損耗模型、動態模擬模型，以及SIB參數假設。第III節介紹毫微微蜂巢式基地台搜尋表現的模擬結果（Sintersearch閾值函數）。第V節針對毫微微蜂巢式基地台的搜尋能力，簡要探討UE強化的概念。第VI節說明如何使用基地台重選信標，以增進毫微微蜂巢式基地台的搜尋能力，並列出實驗室的測試結果。第VII節則為本文結論。

《圖二　由於大型基地台覆蓋率強大，UE無法執行頻率間搜尋》

II.系統模擬模型及假設

本節首先介紹RF模型，再依據RF模型計算從大型基地台及毫微微蜂巢式基地台到任何特定位置UE間的路徑損耗，以及相關的CPICH Ec/Io數值。

A.模擬模型

研究者使用A.W.E. Communications的WinProp軟體工具，建立詳細的稠密都市街區路徑損耗模型。建模軟體的效度及準確度經現場測量證實，如附錄所示。

稠密都市街區

如圖三及圖四所示，街區面積約200公尺×200公尺，包含八座建築，其中有四座三層建築，以及四座五層建築。每層樓有十間公寓，其中六間為三房公寓（1250平方英尺），四間為單房公寓（625平方英尺），因此街區中共有320間公寓。公寓使用各種材質，由WinProp軟體附的材質資料庫依據現場情況選定（請參見附錄）。街區周圍環繞一般的水泥建築，高度不一。建築周圍有三個大型基地台，其中二個位於東南角、一個在西北角。三個大型基地台的傳輸功率經過偏移，以模擬不同位置的幾何參數，例如基地台邊緣及基地台站台。毫微微蜂巢式基地台則隨機部署公寓中，而公寓的毫微微蜂巢式基地台數目，可依大型基地台的涵蓋範圍而定；如此可造成群集效應，讓收訊不良的區域擁有較多毫微微蜂巢式基地台，而收訊良好區域的毫微微蜂巢式基地台則較少。公寓中毫微微蜂巢式基地台的位置由五個地點中選擇，其中二個對應樓層位置，三個則對應桌子位置。群集現象如圖四所示，顯示基地台邊緣街區的毫微微蜂巢式基地台部署情形。

這些部署可降低取樣，以達成較低的毫微微蜂巢式基地台穿透密度。圖五說明WinProp根據毫微微蜂巢式基地台位置樣本產生的路徑損耗。大型基地台的路徑損耗則是依據街區在大型基地台內的位置而定。根據大型基地站台至站台邊緣的不同位置，共產生十種不同的大型基地台路徑損耗圖表。除非另行說明，否則本文所有結果皆以十個地點的平均值為依據。

《圖三　(a) 稠密都市街區的模擬模型。(b) 各個建築的樓層規劃。》

行動力路線

本研究共使用三種街區行動力路線，即戶外、走廊及公寓內部。建立行動力路線的主要目的，是了解一般閒置UE穿過街區、建築及在公寓內的動作模式。戶外路線共有四個，於人行道和建築間通道行進；走廊路線也有四個，模擬UE從建築入口進入，往上爬幾層樓梯，沿著走廊前進，最後到達公寓入口。公寓內部路線則分為二種類別，第一類包含各種不同路線，由公寓入口開始，前往床頭桌、桌子、餐桌或料理台等定點，在這些地方UE會止住不動一段時間。這些路線表示使用者回家，並將手持裝置放在特定位置。第二類則包含UE定期來回走動的繞行路線，每日數次。此類路線表示使用者將手持裝置放入口袋，在公寓四處移動。圖四及圖六說明上述路線。

《圖四　街區的鳥瞰圖，顯示毫微微蜂巢式基地台的位置、戶外路線 (R1-R4) 以及走廊路線 (R5-R8)。》

毫微微蜂巢式基地台採用彩色編碼以顯示所在樓層。本圖說明群集效應在大型基地台收訊不佳的區域，例如特定公寓建築的一樓，毫微微蜂巢式基地台密度較高。

B. 模擬假設

研究者假設的部署情境為雙頻率，其中頻率F1由大型基地台及毫微微蜂巢式基地台共用，而頻率F2僅供大型基地台使用。前述二種頻率假設為鄰接頻率，而鄰頻干擾比 (ACIR）則為33dB。請注意，雖然本研究探討重點為雙頻率情境，但本研究的質性結論也適用於其他情境，例如擁有一個毫微微蜂巢式基地台專屬載波的三頻情境。本文內容全部採用限制關聯的假設方式，也就是說，毫微微蜂巢式基地台只能由家中的UE（HUE）存取，不能由其他 HUE 或大型基地台UE（MUE）存取。分析中假設大型B 節點 (MNB) 負載為50%，代表使用完整功率的 50%（亦即 40dBm）傳輸。此外也假設將完整功率的10%，分配於引導MNB及HNB。毫微微蜂巢式基地台的穿透率假設為5%（基地台邊緣）以及2.5%（基地台站台）。依據上述的部署假設，以及模型產生的路徑損耗圖表，就能在行動路線沿線任何地點，以UE測量所有B節點的CPICH Ec/Io。衰退效應也列入模擬項目，並加入路徑損耗之中。其後將Ec/Io資料輸入模擬器之中。模擬器遵循3GPP25.304 [3]規定的3GPP 基地台重選程序（圖七將簡要說明）。

《圖五　毫微微蜂巢式基地台位置樣本的路徑損耗圖表》

《圖六　公寓內部路線所包含的 UE：i) 沿著入口至定點的紅線移動；ii) 沿著紅色繞行路線移動。》

表一列出閒置模式基地台重選的相關SIB參數。參數Qoffset 設定後：1)頻率 F1 成為連線載波，2)UE在執行閒置基地台重選時，HNB的優先順序高於 MNB。不過 HNB 的CPICH Ec/Io 最低為 -12dB，因此只有在HNB訊號品質良好時，閒置基地台重選才會選擇HNB。

III. 模擬結果與討論

本節將說明行動模擬的結果。

A. 毫微微蜂巢式基地台的搜尋表現

如前所述，若Sintersearch設定的數值較低，則UE回到家中時，就不容易在其他頻率找到自己的毫微微蜂巢式基地台。圖八顯示，在不同UE定點（如第VI節所述之床頭桌、桌子、餐桌等地點），最強大型基地台之 CPICH Ec/Io 的累積分佈函數 (CDF)，或可支持上述論點。根據圖八所示資料，可推論如果UE以頻率F2於大型基地台啟動（毫微微蜂巢式基地台頻率為F1），且Qqualmin+Sintersearch低於-10dB時，則搜尋到毫微微蜂巢式基地台的機會並不高。

《圖七　 3GPP 閒置模式基地台重選步驟流程圖。》

圖九顯示毫微微蜂巢式基地台的搜尋表現。由圖中可發現，Sintersearch閾值必須很高（例如12dB或以上），才能搜尋到毫微微蜂巢式基地台。

《圖九　在不同大型基地台Sintersearch設定情況下的毫微微蜂巢式基地台搜尋表現。結果係以十個地點的平均值為依據。需要設定較高的Sintersearch閾值，才能搜尋到毫微微蜂巢式基地台。》