中國3G測試和測量面臨的挑戰及其解決方案

    3G測試行業(yè)面臨的焦點(diǎn)問(wèn)題是如何快速地對手機和基站的功能及性能包括環(huán)境參數和設備運營(yíng)情況進(jìn)行全面、完整的測試，其核心目標是縮短測試時(shí)間和周期，從而降低測試成本。手機設計、大規模量產(chǎn)、基站設備安裝調測、網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化等領(lǐng)域構成了3G測試的主要對象。隨著(zhù)中國TD-SCDMA標準的頒布，3G部署指日可待，測試行業(yè)將面臨哪些挑戰？測試和測量設備提供商將帶來(lái)哪些方案？

    帶著(zhù)一系列問(wèn)題，《電子產(chǎn)品世界》對羅德與施瓦茨(R&S)、泰克(Tektronix)、威爾泰克(Willtek)、橫河科技(Yokogawa)等公司進(jìn)行了專(zhuān)訪(fǎng)，通過(guò)他們向您介紹3G部署階段面臨的主要測試挑戰和解決方案，(并通過(guò)對Aeroflex、安捷倫科技(Agilent)和安立(Anristu)公司測試方案的簡(jiǎn)要介紹，)讓你了解目前3G測試行業(yè)的技術(shù)現狀及發(fā)展趨勢。

1. 羅德與施瓦茨(R&S)：提供全面的3G測試解決方案

    目前，測試領(lǐng)域面對的挑戰是TD-SCDMA測試設備相對欠缺。對于TD-SCDMA終端測試，市場(chǎng)上還缺少支持TD-SCDMA的協(xié)議一致性測試儀、射頻一致性測試系統和音頻一致性測試儀，這在一定程度上將影響TD-SCDMA手機的研發(fā)、型號批準和入網(wǎng)測試；對于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )測試，目前市場(chǎng)上成熟的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )覆蓋測試系統還不多，這將影響TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )的部署和優(yōu)化。由于三種標準共存，測試廠(chǎng)商需要提供能支持這三個(gè)標準的測試解決方案。

   羅德與施瓦茨(R&S)是率先針對這三個(gè)標準推出全面的研發(fā)測試、一致性測試、生產(chǎn)測試和網(wǎng)絡(luò )測試等解決方案的廠(chǎng)家之一。方案包括：(1)3G研發(fā)測試：R&S的提供一系列通用測試儀器、協(xié)議測試儀、音頻測試儀和綜合測試儀等，這些設備支持WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA等標準。(2) 3G一致性測試：R&S功能強大的認證測試系統覆蓋了協(xié)議、射頻、音頻和EMC等方面，如用于GSM/(E)GPRS/WCDMA終端的射頻一致性測試系統TS8950、協(xié)議一致性測試儀CRTU和音頻一致性測試平臺CMU200+UPL都已經(jīng)被應用于中國的各大權威測試機構和研發(fā)廠(chǎng)商。R&S非常重視中國的TD-SCDMA標準，并及時(shí)跟蹤TD-SCDMA技術(shù)的最新發(fā)展，一直處在TD-SCDMA的一致性測試的最前沿。(3)生產(chǎn)測試：能提供用于GSM、cdma2000和WCDMA手機/基站測試的成熟解決方案。在TD-SCDMA方面，率先提供了完備的TD-SCDMA生產(chǎn)測試方案。(4) 3G網(wǎng)絡(luò )測試：R&S提供無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )分析儀TSMU和網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化軟件ROMES，以及加上測試手機而組成的網(wǎng)絡(luò )覆蓋系統。這一平臺支持各種通信標準，包括GSM/GPRS、cdma2000和WCDMA等，TSMU的覆蓋場(chǎng)強測試功能還可以用于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )規劃測試。

   R&S在提高測試速度方面，主要依靠?jì)煞矫妫阂环矫媸遣捎酶斓钠骷?如更快的DSP等)，另一方面是改良測試技術(shù)。如R&S的頻譜儀在測試cdma2000、WCDMA和TD-SCDMA信號的碼域功率、ACLR和頻譜等指標時(shí)，速度明顯快于同類(lèi)儀表，這是因為R&S采用了特別的測量技術(shù)。再如，傳統的校準過(guò)程需要幾十秒的時(shí)間，通過(guò)采用獨特的智能校準(Smart Alignment)方法，可以把射頻校準由幾十秒縮短到幾秒！
 
    R&S提供全面的3G業(yè)務(wù)測試解決方案，測試平臺可以基于CRTU或者CMU200，支持GSM/GPRS、WCDMA和cdma2000等標準，可以進(jìn)行MMS、WAP、視頻電話(huà)、網(wǎng)絡(luò )瀏覽、視頻流等業(yè)務(wù)測試，并可以在業(yè)務(wù)測試的同時(shí)進(jìn)行射頻測試和信令監測，以便于進(jìn)一步的分析。值得一提的是，為了對手機的業(yè)務(wù)支持進(jìn)行嚴格的認證，OMA(Open Mobile Alliance)組織已經(jīng)制訂了一些3G業(yè)務(wù)測試例，其中一些已經(jīng)被GCF或PTCRB所采納，成為了手機認證的一部分。R&S推出了CRTU-ATE平臺，可以基于上述需求為業(yè)務(wù)一致性測試提供了靈活的解決方案，并在業(yè)界率先支持MMS的一致性測試。



2. 泰克：用實(shí)時(shí)采集技術(shù)獲取待測頻段的所有信息

   3G系統的測試是保證3G系統運行的重要因素。為了獲得更好的傳輸質(zhì)量和速度，3G系統采用了更為復雜的調制方式，如8PSK、16QAM等。為了適應空中信號質(zhì)量的不同，還可能在同一次連接的不同條件下使用不同的調制方式，也稱(chēng)之為自適應調制；另外，TD－SCDMA標準采用時(shí)分雙工TDD技術(shù)，使通信的上下行共用同一頻率，而用時(shí)隙將他們區分開(kāi)；再有，部署在2GHz頻段的3G系統與二代移動(dòng)通信系統相比需要更多的基站，系統優(yōu)化和干擾排查工作量更大。因而，在無(wú)線(xiàn)射頻方面，3G測試面臨的挑戰將是復雜調制的解調分析、信號隨時(shí)間變化的快速捕獲和分析、空中系統測試(包括頻譜監測、覆蓋測試)以及基站性能分析、干擾信號分析和定向等等。

   泰克公司一直致力于提供3G測試解決方案，特別是對中國自主知識產(chǎn)權的TD－SCDMA標準的測試過(guò)程中提供了重要的測試儀表。對于3G無(wú)線(xiàn)射頻測試，泰克公司提供了YBT250無(wú)線(xiàn)現場(chǎng)測試儀和RSA系列實(shí)時(shí)頻譜測試儀，覆蓋從基站性能、天饋線(xiàn)、空中信號分析測試等全部射頻及解調分析。RSA系列實(shí)時(shí)頻譜儀具有獨特的觸發(fā)、捕獲和分析功能、多域時(shí)間相關(guān)測試功能、深度存儲和回放分析功能。該儀表支持全部三個(gè)3G標準的射頻和解調測試，它利用泰克公司獨特的時(shí)域采樣方式實(shí)現頻譜測試新方法，實(shí)時(shí)測量與信號時(shí)間相關(guān)的測試。YBT250支持CDMA2000、EVDO、W－CDMA、HSDPA的射頻和解調測試，支持TD－SCDMA的頻譜測試、天饋線(xiàn)測試和射頻空中信號分析。

    傳統射頻頻譜測試為掃頻方式，即對待測頻段按設置好的某一分辨率帶寬由頻率低端到高端逐步完成測量。用這種方法測量得到的頻譜結果，在嚴格意義上講不同頻率上的事件并不是在同一時(shí)間發(fā)生的。尤其是在測試的分辨率帶寬較小時(shí)，測量所用的時(shí)間將較長(cháng)。這樣將可能捕獲不到或丟失某些隨時(shí)間瞬變的信號，而信號隨時(shí)間變化是3G乃至以后的無(wú)線(xiàn)通信系統的一個(gè)重要特征。泰克的無(wú)線(xiàn)測試儀表用獨特前端時(shí)域采集，經(jīng)過(guò)A/D變換、存儲、FFT變換，使一次采集的時(shí)間內包括了待測頻段的所有信息，包括時(shí)域、頻域和調制域信息。泰克在其測試儀上還引入了無(wú)縫捕獲和重疊FFT等技術(shù)，使測試速度進(jìn)一步得到提高，從而更友好地滿(mǎn)足了3G系統測試的需求。

    未來(lái)3G業(yè)務(wù)的順利發(fā)展需要穩定可靠和高效3G系統，而有效的測試是保障系統質(zhì)量的重要步驟。我們除上面介紹的無(wú)線(xiàn)測試方案外，還提供移動(dòng)信令測試解決方案，包括所有3G系統各個(gè)接口的模擬與仿真、監測與分析。所提供的儀表有K1297、K15、NSA15和NSA18。

3. 威爾泰克：為生產(chǎn)需求開(kāi)發(fā)高速測試和高精度測量設備

    在測試方面，TD-SCDMA標準的測試與WCDMA的測試相似，但是，由于通過(guò)TDMA在相同頻率進(jìn)行傳輸和接收，這就為測試設備提出了新的挑戰。針對這些挑戰及手機生產(chǎn)制造工廠(chǎng)和維修中心的需求，威爾泰克目前可以提供Willtek 4400 系列手機綜測儀，涵蓋了所有無(wú)線(xiàn)標準如GSM/GPRS、EDGE、WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA等，這些綜測儀用于功能測試和含校準的PCB測試優(yōu)化。在生產(chǎn)過(guò)程中，功率等級的校正有時(shí)和I/Q調節器是一個(gè)完整的步驟，因為這允許生產(chǎn)廠(chǎng)家使用便宜的器件，這些器件為達到需要的精度，是被自動(dòng)排成一列的。功能測試的目的是為了在生產(chǎn)線(xiàn)后端檢驗手機性能，或在維修中作進(jìn)廠(chǎng)和出廠(chǎng)檢查。 

    對于TD-SCDMA，生產(chǎn)測試和測量已可以通過(guò)我們的4400綜測儀系列中的4405TD-SCDMA測試選項來(lái)實(shí)現。也就是說(shuō)，可以通過(guò)Willtek 4405手機綜測儀可以實(shí)現TD-SCDMA手機的規模量產(chǎn)、測試和校準。我們現在正在推進(jìn)它的功能性測試。這可以幫助中國的手機研發(fā)中心在一個(gè)真實(shí)環(huán)境中測試TD-SCDMA 手機。我們的TD綜測儀也適合生產(chǎn)制造工程師在生產(chǎn)環(huán)境中測試TD手機，用于維修中心TD手機的校準和修理業(yè)務(wù)，其TD測試功能可以通過(guò)升級加入到目前用于GSM測試的Willtek 4400綜測儀中。 

    縮短測量時(shí)間和加快測試速度是也測試工程師面臨的挑戰。威爾泰克的測試儀和解決方案是專(zhuān)門(mén)針對生產(chǎn)中的高速測試和高精度而開(kāi)發(fā)的。整個(gè)過(guò)程中的數據讀取和信號分析都經(jīng)過(guò)優(yōu)化，。在絕大多數情況下，一臺4405綜測儀甚至可以同時(shí)完成傳送和接收的測量！此外，通過(guò)跟手機生產(chǎn)廠(chǎng)家的合作來(lái)簡(jiǎn)化測試需求，同時(shí)保持所有必須的測試，也可以減少測試時(shí)間。例如把信令模式下的測試，包括建立呼叫轉到非信令模式下不需要發(fā)生信號和建立呼叫的地方，這樣就可以減少測試信號需要的開(kāi)支。 

   未來(lái)幾年內，3G新業(yè)務(wù)將對測試提出許多新的需求，威爾泰克通過(guò)引入一個(gè)通用的、基于軟件配置的基帶平臺，讓客戶(hù)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的軟件升級適應標準的變化，而不必寄回儀器進(jìn)行硬件改動(dòng)。 

4. 橫河科技：VC3000綜測儀綜合考慮未來(lái)需求

    樂(lè )觀(guān)估計中國將于2006年中期發(fā)布3G牌照，包括WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000，其中WCDMA和CDMA2000在歐洲和美國已經(jīng)得到商用，無(wú)論是設備還是終端都有比較完備的測試儀表進(jìn)行功能測試。而對于TD-SCDMA標準，相應的測試設備不很完善，僅有一些測試設備供應商提供一些分立設備進(jìn)行各個(gè)測試項目的測試，尤其是測試終端，目前還沒(méi)有可以商用的測試設備來(lái)完成包括信令、RF參數全部項目的測試。由于未來(lái)中國市場(chǎng)將出現GSM網(wǎng)+WCDMA網(wǎng)＋TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò )同時(shí)運營(yíng)的局面，這樣，終端的測試設備就需要同時(shí)支持這些網(wǎng)絡(luò )的測試和系統切換。
 
    針對這些需求和挑戰，橫河公司已經(jīng)推出了VC200系列手機綜測儀，主要用于生產(chǎn)線(xiàn)的最終測試和維修市場(chǎng)，由于其低成本、多功能特性，在很短時(shí)間內就在歐洲3G售后市場(chǎng)獲得了很大份額。即將推出的VC3000系列手機綜測儀是一款高端測試儀，在設計初期就綜合考慮了中國市場(chǎng)的未來(lái)需求，同時(shí)支持WCDMA＋GSM＋EDGE＋TD-SCDMA標準的手機測試。而且由于它的主要客戶(hù)目標是生產(chǎn)線(xiàn)校準測試，設計時(shí)對一些和生產(chǎn)無(wú)關(guān)的測試項目進(jìn)行了精簡(jiǎn)，并提供了自動(dòng)、手動(dòng)、非信令(RF)測試三種模式。操作非常簡(jiǎn)單，適合生產(chǎn)線(xiàn)工程師使用，他們客戶(hù)可以采用LAN、GPIB等接口進(jìn)行遠程控制，編程非常簡(jiǎn)單。在保證產(chǎn)品性能達到和其它高端測試儀表同樣性能的情況下，價(jià)格僅為同類(lèi)儀表的一半，這對于目前手機成本日益下降的需求非常有利。
 
    考慮到手機生產(chǎn)線(xiàn)測試速度的要求，橫河公司采用了最新的高速DSP芯片進(jìn)行數據處理，該儀表對所有典型射頻參數的測試可以在0.2秒內全部完成，從而保證了生產(chǎn)線(xiàn)測試的高速測量要求。簡(jiǎn)潔的人機界面也可以保證客戶(hù)對所關(guān)注測試項目一目了然，從而節省操作時(shí)間。
    
    為了適應3G更多業(yè)務(wù)的需求，包括手機電視業(yè)務(wù)、手機高速上網(wǎng)及GPS服務(wù)，VC3000系列測試儀在現有支持GPRS/EGPRS基礎上，在RF硬件設計上已經(jīng)考慮到了這些未來(lái)需求，在軟件上已經(jīng)開(kāi)始考慮這些業(yè)務(wù)的測試支持，會(huì )在未來(lái)適當時(shí)間通過(guò)軟件更新來(lái)提供對這些新業(yè)務(wù)的支持。


小結

    通過(guò)主要測試和測量設備提供商的解決方案、新技術(shù)和測試方法可以看到，確保手機/基站的功能和性能的、快速的完整性測試將是3G測試行業(yè)競爭的焦點(diǎn)所在，其中，一致性測試問(wèn)題最為關(guān)鍵，測試設備軟件的可升級性對于降低測試和測量成本、加快3G設備部署的測試進(jìn)程也至關(guān)重要。