箭在弦上的4G/LTE測試

　　(3)在3GPP Release 10中定義了載波聚合技術(shù)，使得通信系統可以利用相鄰或離散的帶寬載波組合成為更寬的頻帶資源，將高層的數據流分別映射到各個(gè)載波進(jìn)行收發(fā)，從而充分利用已經(jīng)十分擁擠的頻譜資源，提高系統容量，將峰值下行鏈路數據速率提升到1Gbps以上。連續和非連續頻段的載波聚合已經(jīng)被確認為是向LTE-Advanced演進(jìn)過(guò)程中最重要的方法之一，同時(shí)也被認識到將給用戶(hù)設備和eNodeB的設計帶來(lái)艱巨的挑戰。特別是針對非連續的帶間載波聚合，給測試帶來(lái)了巨大挑戰。而往往帶間載波聚合是在單一頻段內缺乏足夠寬的連續頻譜，無(wú)法實(shí)現 IMT-Advanced 峰值數據速率時(shí)，最切實(shí)可行的 LTE-Advanced 部署方案。 由于帶間聚合中的頻段間隔比市場(chǎng)上銷(xiāo)售的任何信號分析儀的中頻帶寬都要寬，所以最主要的測試挑戰是同時(shí)對多個(gè)分量載波進(jìn)行解調。

　　對終端測試而言，同樣面臨著(zhù)新的測試挑戰。

　　(1)目前移動(dòng)設備中的無(wú)線(xiàn)功能主要包括2G/3G/LTE、藍牙、Wi-Fi和GPS。從終端生產(chǎn)測試市場(chǎng)看，為了追求更快的測試速度，芯片廠(chǎng)商不斷更新芯片測試模式，同時(shí)測試設備廠(chǎng)商與之配合讓手機的測試模式和綜測儀能協(xié)同工作，從而最終在產(chǎn)線(xiàn)上實(shí)現產(chǎn)能最大化，這就是區別于傳統信令測試的非信令測試方法。在芯片支持的前提下，非信令測試能夠有效提高測試速率，已經(jīng)成為許多生產(chǎn)制造廠(chǎng)商的必要選擇。為了更進(jìn)一步的降低成本，提高生產(chǎn)測試效率，越來(lái)越多的終端生產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)希望能夠采用多部終端并行測量的模式。以安捷倫E6607C EXT-C為例，它內置了矢量信號分析、矢量信號發(fā)生、高速序列分析功能和 8個(gè)用于無(wú)線(xiàn)蜂窩制式的雙向輸入/輸出端口以及 4 個(gè)用于GNSS(全球導航衛星系統)測試的輸出端口，由于多端口并行測試裝置已經(jīng)緊湊的集成在儀器內部，因此大大省去了繁雜的連接附件和復雜的連接工作，有效提高測試速率，同時(shí)又能節省生產(chǎn)線(xiàn)的空間和電力需求。為了在多部終端并行測量時(shí)也獲得高質(zhì)量的非信令測試，儀器內部的校準模塊保證了各端口間的平衡度，動(dòng)態(tài)路損補償功能自動(dòng)消除了全信號通路和外部測試線(xiàn)纜及夾具給測量帶來(lái)的影響，從而保證了測試的準確性和一致性。

　　(2)對于移動(dòng)終端的芯片開(kāi)發(fā)和終端研發(fā)設計人員而言， LTE終端一致性測試由于加入了MIMO和CQI等要求，測試變得更為復雜。一致性測試必須符合3GPP的測試標準，其中包括射頻一致性、無(wú)線(xiàn)資源管理一致性和協(xié)議一致性，完成這些測量一般在一致性認證測試系統平臺上進(jìn)行。通常這樣的系統平臺價(jià)格不菲，對于終端廠(chǎng)商而言這是一筆不小的投資。

　　更多的挑戰

　　相比于3G的多種標準，LTE的標準分為了兩大派系，FDD和TDD，4G/LTE的FDD和TDD兩種技術(shù)標準，僅在物理層有些不同，使用的頻段不同，其他方面基本相同或類(lèi)似。在設計測試方案時(shí)，為了確保成本效益和測試需求，測試設備廠(chǎng)商需要考慮實(shí)現兩個(gè)制式同時(shí)兼容或者互通測試的問(wèn)題。隨著(zhù)中國的電信運營(yíng)商開(kāi)始對TD-LTE技術(shù)的開(kāi)發(fā)及布局，LTE-TDD將成為2013年的關(guān)鍵技術(shù)。LTE-TDD與LTE-FDD技術(shù)有些技術(shù)差異，這也會(huì )影響到這兩種技術(shù)的測試方法。安立公司3G/LTE 項目副經(jīng)理胡浩 介紹FDD和TDD的區別主要在于空口物理層上, FDD是上下行頻率分隔, TDD是上下行時(shí)間分隔, 對于物理層以上基本上FDD和TDD差別非常小。安立公司所有的測試方案都是同時(shí)針對FDD和TDD開(kāi)發(fā)的, 全部都可以支持FDD和TDD這兩種標準，針對FDD和TDD在空口上的區別, 去兼容這兩種制式, 在物理層以上的實(shí)現中FDD和TDD可以復用，用一套方案實(shí)現兩種標準同時(shí)測試。而John Lukez介紹LitePoint已經(jīng)開(kāi)發(fā)了IQxstream測試系統，該系統可對這兩種技術(shù)中的任意一種技術(shù)進(jìn)行處理并最大程度保證客戶(hù)的靈活性。湯日波則強調，為了更好的提供服務(wù)，R&S的所有測試方案都兼容TD-LTE和LTE-FDD技術(shù)標準以及未來(lái)的演進(jìn)。R&S的LTE測試方案不僅能同時(shí)測量TD-LTE和LTE-FDD還能測量TD-LTE和LTE-FDD之間的切換性能。湯日波還特別提到，4G/LTE采用了很多新的技術(shù)來(lái)提高數據傳輸的速率，系統容量，和頻譜利用效率等。例如，其中的MIMO技術(shù)的采用就要求測試設備能夠提供多端口的測試能力，來(lái)仿真MIMO傳輸的各種測試場(chǎng)景。

　　安捷倫科技黃萍重點(diǎn)介紹了基站端的智能天線(xiàn)測試，在時(shí)分雙工的TD-LTE系統中，由于下行鏈路和上行鏈路在相同的頻段，TDD系統中智能天線(xiàn)的波束賦形性能更加出色。TD-LTE系統中多達8根的天線(xiàn)可以提供更高的頻譜利用率。TD-LTE波束賦形的主要測試挑戰是需要驗證和顯示物理射頻天線(xiàn)陣列的波束賦形信號性能，以便對eNB射頻天線(xiàn)校準精度、基帶編碼波束賦形加權算法正確性、射頻天線(xiàn)MIMO信號和多層EVM等指標進(jìn)行驗證。配合MIMO和多天線(xiàn)的測量，靈活緊湊的測試硬件設備配合精確全面的信號分析軟件將非常適合這類(lèi)型的測試。LitePoint John Lukez補充，由于LTE有太多的潛在頻帶(40多個(gè))，所以世界上有許多公司目前正在研究能覆蓋所有這些頻段的產(chǎn)品。智能天線(xiàn)技術(shù)可以指可調諧射頻功率放大器和濾波器，也可以指更簡(jiǎn)單的應用，即靠發(fā)射天線(xiàn)在兩個(gè)天線(xiàn)間的切換以實(shí)現對用戶(hù)持機方式的補償。這兩種方案中任意一種都會(huì )驅使測試設備上采用多個(gè)射頻端口的需求，以實(shí)現設備的多天線(xiàn)連接。

　　軟件，在測試中的價(jià)值越來(lái)越明顯，對于需求更為靈活的LTE測試，基于軟件的測試方案看到了更多施展空間。NI資深技術(shù)市場(chǎng)工程師姚遠介紹，軟件在無(wú)線(xiàn)測試中的作用已經(jīng)得越來(lái)越顯著(zhù)和得到認可，從2G到3G，到今天談到4G，隨著(zhù)數據傳輸量的上升，可以看到信號帶寬固然不斷增大，但受限于頻譜資源，特別是優(yōu)質(zhì)頻譜資源的稀缺，數據傳輸帶寬能夠增大的余地有限。另一方面，我們卻可以從軟件角度來(lái)下功夫，保證高速、高吞吐量、高質(zhì)量的數據通信需求。比如，智能頻譜利用技術(shù)，諸如寬帶頻譜塊缺乏時(shí)的多小區軟頻率配置復用、網(wǎng)絡(luò )編碼與分組符號編碼技術(shù)等，都是可以通過(guò)軟件和算法來(lái)協(xié)調優(yōu)化信號帶寬的使用。

　　靈活而兼具成本效益的測試系統解決方案的確是測試技術(shù)發(fā)展的重要趨勢，特別是針對終端生產(chǎn)廠(chǎng)商而言，提高固定資產(chǎn)投資回報率，降低測試成本是他們在整個(gè)行業(yè)中保持競爭力的不二法門(mén)。NI提出的基于PXI平臺的無(wú)線(xiàn)測試平臺提供了一種“打破常規”的解決思路。一方面，在PXI平臺上，我們可以更快享受到商業(yè)現成可用技術(shù)所帶來(lái)的成本優(yōu)勢。另一方面，這種軟件定義的模塊化的解決方案具有極強的靈活性和可擴展性，可以很好的支持最新的通信標準。NI針對LTE相關(guān)工具包的研發(fā)和投入就是一個(gè)很好的例子，早在2009年，NI就已經(jīng)開(kāi)始利用PXI平臺針對LTE-FDD進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗，在2010年12月5日LTE-FDD正式商用之前已經(jīng)推出相關(guān)測試方案。這充分體現了PXI平臺作為一個(gè)開(kāi)放的自定制平臺的優(yōu)勢。

　　針對靈活而具成本效益的測試方案， LitePoint的John Lukez介紹，其IQxstream測試系統致力于提供簡(jiǎn)單易行的測試解決方案，并最大程度地將測試成本降到最低。IQxstream是首臺集合LTE測試技術(shù)，并提供多待測設備并行測試能力(最多能達4臺)的測試系統。采用多待測設備并行測試技術(shù)的IQxstream測試系統在絕大部分情況下都能極大地提高測試單元的測試吞吐量(3倍以上)。除了測試效率，制造商還需要迅速地提高生產(chǎn)能力以快速應對市場(chǎng)對在較短的需求周期內對新產(chǎn)品的需求。 LitePoint的IQvector 整體軟件解決方案就是為客戶(hù)提供了一種完整、易行的測試解決方案，且該方案涵蓋了對最常用的手機芯片組的校驗和驗證。這種方案能使LitePoint的客戶(hù)以最短的時(shí)間進(jìn)行LTE設備的大量生產(chǎn)。

　　4G/LTE在中國未來(lái)幾年的市場(chǎng)前景會(huì )非常值得看好。中國已開(kāi)始部署 TD-LTE 技術(shù)，為千元以下的智能手機提供經(jīng)濟的測試解決方案的工作也正變得越來(lái)越緊迫。為了向幾億的用戶(hù)提供更高速率的通訊服務(wù)， TD-LTE 手機的應用將很快得到普及，手機制造商之間的競爭也將變得日益激烈，降低測試成本將成為終端制造商們確保盈利的關(guān)鍵。作為全球的手機制造基地，中國的手機廠(chǎng)商非常關(guān)注快速、高質(zhì)量、高性?xún)r(jià)比的測試方案，滿(mǎn)足大規模的手機終端生產(chǎn)需要。“非信令模式” (Non-signaling)由于無(wú)需建立信令呼叫，可以省去由于信令所需要的大量時(shí)間，因此大大提高了測試速度，使得測試時(shí)間可以加快50%以上，非常適用于快速、高效率的生產(chǎn)測試。