積極面對4G商用帶給測試測量行業(yè)的機遇與挑戰

　　編者按：隨著(zhù)中國移動(dòng)、中國聯(lián)通和中國電信三大運營(yíng)商分別公布了其4G資費標準，預示著(zhù)又一場(chǎng)移動(dòng)通訊的盛宴已經(jīng)開(kāi)席。4G通訊對于基礎設施和終端設備開(kāi)發(fā)工程師來(lái)說(shuō)，其高速高帶寬的特征是又一個(gè)不小的挑戰，而對于面向4G的測試測量解決方案供應商來(lái)說(shuō)，則是又一次令人驚喜的市場(chǎng)機遇。 無(wú)論是運營(yíng)商還是芯片、終端、系統設備、認證測試等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節都將從融合的LTE時(shí)代中找到巨大商機。

???? 隨著(zhù)信產(chǎn)部4G牌照的發(fā)放，2014年有望成為中國無(wú)線(xiàn)通信市場(chǎng)爆發(fā)式增長(cháng)的一年，即將引爆4G移動(dòng)寬帶新時(shí)代，各大運營(yíng)商將大規模的建設LTE網(wǎng)絡(luò )，大量的4G終端投入商用，對整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟效益。無(wú)論是運營(yíng)商還是芯片、終端、系統設備、認證測試等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節都將從融合的LTE時(shí)代中找到巨大商機。

　　機遇和挑戰總相伴

　　隨著(zhù)4G的到來(lái)，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)面臨新的挑戰如帶寬高，速率高，多載波，高峰均比等特點(diǎn)，具有強大數據和多媒體能力的高集成度智能電子產(chǎn)品將是市場(chǎng)發(fā)展的主要方向，此外，在功耗、面積、成本方面需要不斷提升。一方面，相比2G、3G技術(shù)，LTE高速的數據傳輸處理和特有的天線(xiàn)技術(shù)，都需要消耗更多的功耗;另一方面，隨著(zhù)電子產(chǎn)品支持的頻段增多，通常射頻芯片需提供的接收通道也會(huì )增加，頻段增加影響射頻前端器件的數量，因此，多頻段引入將增加電子產(chǎn)品射頻前端器件成本。

　　羅德與施瓦茨公司業(yè)務(wù)發(fā)展工程師馬磊指出，針對這些挑戰，電子工程師在產(chǎn)品設計階段需要更優(yōu)越的開(kāi)發(fā)和測試工具，既能滿(mǎn)足智能電子產(chǎn)品時(shí)代的需求，又能提升產(chǎn)品的性能和品質(zhì)，從而設計和開(kāi)發(fā)出更好的電子產(chǎn)品，在市場(chǎng)上占據有利的地位。

　　安捷倫科技有限公司數字與光測試業(yè)務(wù)部大中國區市場(chǎng)經(jīng)理杜吉偉認為，4G的商用系統對云計算和光傳輸提出了新的要求，這直接帶動(dòng)了存儲、服務(wù)器和高速光傳輸系統(包括100Gbps以太網(wǎng))的技術(shù)發(fā)展。

　　而4G終端設備的研發(fā)要評估的主要是數據吞吐率和功耗兩個(gè)方面，滿(mǎn)足高速傳輸的LPDDR/MIPI/MHL/USB/HDMI/DP等高速數字接口要符合國際規范的要求，Wi-Fi、LTE、NFC、BT等無(wú)線(xiàn)通信模塊要滿(mǎn)足標準的一致性要求，這些都給測試測量產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的機遇和挑戰。

　　艾法斯有限公司印度總經(jīng)理Stephen Hire表示，任何新的技術(shù)標準對于設計工程師總是一種新的挑戰，4G標準的許多方面都涉及到性能，因此簡(jiǎn)單的遵從3GPP標準是遠遠不夠的。取而代之的是，工程師需要花費大量的時(shí)間來(lái)優(yōu)化性能，以提供新產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足消費者對移動(dòng)寬帶超乎尋常的需求。

　　高速高帶寬意味著(zhù)什么

　　高速高帶寬是4G時(shí)代的顯著(zhù)特征，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)需要適應新標準，都提出了哪些新的挑戰?

　　安捷倫科技有限公司數字與光測試業(yè)務(wù)部大中國區市場(chǎng)經(jīng)理杜吉偉認為，高速高帶寬體現在光傳輸等基礎設施上就是100Gbps以太網(wǎng)等新技術(shù)的出現，SEDES的速率要求達到25Gbps或28Gbps，有些公司已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)400Gbps以太網(wǎng)。

　　為實(shí)現這么高的速率，OFDM及PAM-4等調制技術(shù)開(kāi)始使用。終端產(chǎn)品內部需要采用LPDDR，其速率從LPDDR發(fā)展到LPDDR2、LPDDR3，甚至已有公司開(kāi)始嘗試采用LPDDR4，外圍接口從MHL1.0升級到MHL1.2,MHL2.0，下一步是MHL3.0，HDMI則從1.4發(fā)展到2.0，USB3.0也開(kāi)始出現在手機接口中。

　　杜吉偉表示，對100Gbps,400Gbps的傳輸系統或25Gbps~56Gbps的SEDES，電子研發(fā)工程師需強化或補充射頻微波領(lǐng)域的知識，研發(fā)的工具和手段也需要增強或換代，包括仿真工具、信號完整性測試和功能驗證工具，為了提高研發(fā)效率，建立一個(gè)高效的研發(fā)平臺比購買(mǎi)某一單純的工具更加重要。

　　終端產(chǎn)品體積小，在提速的同時(shí)，工程師必須兼顧功耗等問(wèn)題，這也是USB3.0等高速接口暫時(shí)在手機中尚不普及的原因之一，速度提升后，以前不需測量的現在則一定要測量驗證，因為產(chǎn)品的冗余度變小了。

　　艾法斯有限公司印度總經(jīng)理Stephen Hire則認為，4G更寬的寬帶和多進(jìn)多出(MIMO)技術(shù)要求高性能的RF設計工具，其高數據速率和對高效數據傳輸的需求，推動(dòng)了對一種可幫助工程師優(yōu)化DSP設計、算法和通道編碼實(shí)現的測試設備的需求。

　　測試測量方案需升級換代

　　杜吉偉認為，4G基礎設施的有線(xiàn)通信方面，其器件速度上升到25Gbps或者28Gbps甚至56Gbps，其生產(chǎn)測試所用的儀器要能支持更多的通道并行測試，否則測試成本太高，如果實(shí)現方法引入調制技術(shù)，測試儀器的架構和以前可能完全不同，必須支持解調和EVM等測試，這里牽涉的儀器包括采樣示波器、光調制域分析儀、并行脈沖信號源和誤碼儀、任意波形發(fā)生器等。

　　移動(dòng)終端速度的提升和功耗的挑戰則要求儀器能夠快速完成整機測試、無(wú)線(xiàn)通信模塊測試、線(xiàn)纜測試、內部總線(xiàn)測試、外圍接口測試，這牽涉到手機綜測儀、頻域分析儀、實(shí)時(shí)示波器、信號源、網(wǎng)絡(luò )分析儀、電源分析儀等儀器，對示波器這種通用儀器，要測量手機待機時(shí)間的功耗或電流，其必須支持uA級的大動(dòng)態(tài)范圍電流探頭，針對各種高速總線(xiàn)或接口的一致性測試方案，對某些線(xiàn)纜，已逐漸出現一種新的測試，即有源測試或HOT-TDR測試，為測試某些小信號和動(dòng)態(tài)范圍較大的信號，傳統的示波器技術(shù)必須突破，實(shí)現更好的SFDR等指標，現有的AWG技術(shù)最高采樣率只有50GSa/s，無(wú)法產(chǎn)生56Gbps的信號，該指標也應提升。

　　對于測試測量產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，4G通訊領(lǐng)域主要是基礎設施和無(wú)線(xiàn)設備這兩大市場(chǎng)。

　　羅德與施瓦茨公司業(yè)務(wù)發(fā)展工程師馬磊表示，LTE設備的測試需求來(lái)源于3GPP LTE Release版本的不斷更新。Release 8版本以OFDM/MIMO作為基本技術(shù)，大量采用了目前移動(dòng)通信領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)和設計理念。Release 9版本作為基于Release 8版本的增強型小版本，包括了雙流波流賦形，廣播/多播(MBSFN)，定位技術(shù)(Position)方面的增強功能。到Release 10 (LTE-Advanced)階段，3GPP進(jìn)一步采用了增強型上行MIMO (上行4*4MIMO)和增強型下行MIMO(下行8*8MIMO)的設計，引入了載波聚合(Carrier Aggregation)技術(shù)，中繼Relay技術(shù)，和小區間干擾協(xié)調(ICIC)技術(shù)。

　　所有這一切新技術(shù)的推出與更新，對于儀表系統的測試需求變得越來(lái)越復雜，儀表需要具有更高的射頻性能指標，支持更寬的分析帶寬，高階MIMO，載波聚合以及MIMO fading，同時(shí)多模融合也對測試儀表的速度提出了更高的要求。

　　滿(mǎn)足4G測試需求的解決方案

　　面對已經(jīng)到來(lái)的市場(chǎng)機遇，包括安捷倫、羅德與施瓦茨和艾法斯在內的測試測量行業(yè)巨頭，早已在技術(shù)與產(chǎn)品方面做好了準備，他們提供的高水平的測試測量?jì)x器，保證了4G基礎設施和終端產(chǎn)品的順利研發(fā)與生產(chǎn)。

　　據杜吉偉介紹，在基礎設施、云和服務(wù)器方面，安捷倫在2014年推出高達16通道的50GHz TDR和電模塊，支持HOT-TDR測試ENA-TDR，高達40通道，每通道80GSa/s采樣，或20通道，每通道160GSa/s實(shí)時(shí)采樣的Z系列高速示波器，兩種不同的誤碼率分析儀，一種針對光領(lǐng)域的測試，一種針對高速數字接口的測試(M8000新產(chǎn)品)，速率高達32Gbps，(Q)SFP+, CEI，10G-KR等一致性測試方案分別在實(shí)時(shí)和采樣示波器中實(shí)現。LPDDR則提供從邏輯分析儀到實(shí)時(shí)示波器的全面一致性測試方案，各種新的總線(xiàn)接口包括USB3.1, USB3.0, HDMI2.0, MHL2.0等方案已相繼推出。今年4月29日，即將宣布兩大系列新產(chǎn)品，一個(gè)針對4G終端產(chǎn)品的調試而優(yōu)化的系列示波器，一個(gè)是針對測量精度而優(yōu)化的系列示波器，將示波器的SFDR等指標提升到前所未有的高度。

　　移動(dòng)通信領(lǐng)域是羅德與施瓦茨公司的重要業(yè)務(wù)領(lǐng)域之一，公司的測試產(chǎn)品與方案見(jiàn)證了移動(dòng)通信從2G到3G，再到4G的發(fā)展歷程，為整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了極為重要和不可磨滅的貢獻。

　　馬磊表示，到了4G時(shí)代，對于LTE，特別是TD-LTE技術(shù)，羅德與施瓦茨公司具有豐富的經(jīng)驗和先進(jìn)的測試方案，如無(wú)線(xiàn)綜合測試儀、一致性測試系統、信號源、頻譜儀、路測系統、功率計、便攜式維護測試設備等，這些測試產(chǎn)品與方案可以涵蓋移動(dòng)通信終端、基站的研發(fā)、生產(chǎn)、認證、網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化與維護等所有環(huán)節，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的重要保障。隨著(zhù)中國4G時(shí)代的到來(lái)，羅德與施瓦茨公司將為中國的通信事業(yè)發(fā)展貢獻力量。

　　羅德與施瓦茨公司可以完成3GPP規范不同階段release定義的TD-LTE全部發(fā)射機和接收機測試指標，覆蓋研發(fā)、認證和生產(chǎn)階段;針對協(xié)議、互操作性和性能測試，R&S提供全面測試，并且測試方案被很多LTE客戶(hù)所采用。