箭在弦上的4G/LTE测试

　　(3)在3GPP Release 10中定义了载波聚合技术，使得通信系统可以利用相邻或离散的带宽载波组合成为更宽的频带资源，将高层的数据流分别映射到各个载波进行收发，从而充分利用已经十分拥挤的频谱资源，提高系统容量，将峰值下行链路数据速率提升到1Gbps以上。连续和非连续频段的载波聚合已经被确认为是向LTE-Advanced演进过程中最重要的方法之一，同时也被认识到将给用户设备和eNodeB的设计带来艰巨的挑战。特别是针对非连续的带间载波聚合，给测试带来了巨大挑战。而往往带间载波聚合是在单一频段内缺乏足够宽的连续频谱，无法实现 IMT-Advanced 峰值数据速率时，最切实可行的LTE-Advanced 部署方案。 由于带间聚合中的频段间隔比市场上销售的任何信号分析仪的中频带宽都要宽，所以最主要的测试挑战是同时对多个分量载波进行解调。

　　对终端测试而言，同样面临着新的测试挑战。

　　(1)目前移动设备中的无线功能主要包括2G/3G/LTE、蓝牙、Wi-Fi和GPS。从终端生产测试市场看，为了追求更快的测试速度，芯片厂商不断更新芯片测试模式，同时测试设备厂商与之配合让手机的测试模式和综测仪能协同工作，从而最终在产线上实现产能最大化，这就是区别于传统信令测试的非信令测试方法。在芯片支持的前提下，非信令测试能够有效提高测试速率，已经成为许多生产制造厂商的必要选择。为了更进一步的降低成本，提高生产测试效率，越来越多的终端生产产线希望能够采用多部终端并行测量的模式。以安捷伦E6607C EXT-C为例，它内置了矢量信号分析、矢量信号发生、高速序列分析功能和 8个用于无线蜂窝制式的双向输入/输出端口以及 4 个用于GNSS(全球导航卫星系统)测试的输出端口，由于多端口并行测试装置已经紧凑的集成在仪器内部，因此大大省去了繁杂的连接附件和复杂的连接工作，有效提高测试速率，同时又能节省生产线的空间和电力需求。为了在多部终端并行测量时也获得高质量的非信令测试，仪器内部的校准模块保证了各端口间的平衡度，动态路损补偿功能自动消除了全信号通路和外部测试线缆及夹具给测量带来的影响，从而保证了测试的准确性和一致性。

　　(2)对于移动终端的芯片开发和终端研发设计人员而言， LTE终端一致性测试由于加入了MIMO和CQI等要求，测试变得更为复杂。一致性测试必须符合3GPP的测试标准，其中包括射频一致性、无线资源管理一致性和协议一致性，完成这些测量一般在一致性认证测试系统平台上进行。通常这样的系统平台价格不菲，对于终端厂商而言这是一笔不小的投资。

更多的挑战

　　相比于3G的多种标准，LTE的标准分为了两大派系，FDD和TDD，4G/LTE的FDD和TDD两种技术标准，仅在物理层有些不同，使用的频段不同，其他方面基本相同或类似。在设计测试方案时，为了确保成本效益和测试需求，测试设备厂商需要考虑实现两个制式同时兼容或者互通测试的问题。随着中国的电信运营商开始对TD-LTE技术的开发及布局，LTE-TDD将成为2013年的关键技术。LTE-TDD与LTE-FDD技术有些技术差异，这也会影响到这两种技术的测试方法。安立公司3G/LTE 项目副经理胡浩 介绍FDD和TDD的区别主要在于空口物理层上, FDD是上下行频率分隔, TDD是上下行时间分隔, 对于物理层以上基本上FDD和TDD差别非常小。安立公司所有的测试方案都是同时针对FDD和TDD开发的, 全部都可以支持FDD和TDD这两种标准，针对FDD和TDD在空口上的区别, 去兼容这两种制式, 在物理层以上的实现中FDD和TDD可以复用，用一套方案实现两种标准同时测试。而John Lukez介绍LitePoint已经开发了IQxstream测试系统，该系统可对这两种技术中的任意一种技术进行处理并最大程度保证客户的灵活性。汤日波则强调，为了更好的提供服务，R&S的所有测试方案都兼容TD-LTE和LTE-FDD技术标准以及未来的演进。R&S的LTE测试方案不仅能同时测量TD-LTE和LTE-FDD还能测量TD-LTE和LTE-FDD之间的切换性能。汤日波还特别提到，4G/LTE采用了很多新的技术来提高数据传输的速率，系统容量，和频谱利用效率等。例如，其中的MIMO技术的采用就要求测试设备能够提供多端口的测试能力，来仿真MIMO传输的各种测试场景。

　　安捷伦科技黄萍重点介绍了基站端的智能天线测试，在时分双工的TD-LTE系统中，由于下行链路和上行链路在相同的频段，TDD系统中智能天线的波束赋形性能更加出色。TD-LTE系统中多达8根的天线可以提供更高的频谱利用率。TD-LTE波束赋形的主要测试挑战是需要验证和显示物理射频天线阵列的波束赋形信号性能，以便对eNB射频天线校准精度、基带编码波束赋形加权算法正确性、射频天线MIMO信号和多层EVM等指标进行验证。配合MIMO和多天线的测量，灵活紧凑的测试硬件设备配合精确全面的信号分析软件将非常适合这类型的测试。LitePoint John Lukez补充，由于LTE有太多的潜在频带(40多个)，所以世界上有许多公司目前正在研究能覆盖所有这些频段的产品。智能天线技术可以指可调谐射频功率放大器和滤波器，也可以指更简单的应用，即靠发射天线在两个天线间的切换以实现对用户持机方式的补偿。这两种方案中任意一种都会驱使测试设备上采用多个射频端口的需求，以实现设备的多天线连接。

　　软件，在测试中的价值越来越明显，对于需求更为灵活的LTE测试，基于软件的测试方案看到了更多施展空间。NI资深技术市场工程师姚远介绍，软件在无线测试中的作用已经得越来越显著和得到认可，从2G到3G，到今天谈到4G，随着数据传输量的上升，可以看到信号带宽固然不断增大，但受限于频谱资源，特别是优质频谱资源的稀缺，数据传输带宽能够增大的余地有限。另一方面，我们却可以从软件角度来下功夫，保证高速、高吞吐量、高质量的数据通信需求。比如，智能频谱利用技术，诸如宽带频谱块缺乏时的多小区软频率配置复用、网络编码与分组符号编码技术等，都是可以通过软件和算法来协调优化信号带宽的使用。

　　灵活而兼具成本效益的测试系统解决方案的确是测试技术发展的重要趋势，特别是针对终端生产厂商而言，提高固定资产投资回报率，降低测试成本是他们在整个行业中保持竞争力的不二法门。NI提出的基于PXI平台的无线测试平台提供了一种“打破常规”的解决思路。一方面，在PXI平台上，我们可以更快享受到商业现成可用技术所带来的成本优势。另一方面，这种软件定义的模块化的解决方案具有极强的灵活性和可扩展性，可以很好的支持最新的通信标准。NI针对LTE相关工具包的研发和投入就是一个很好的例子，早在2009年，NI就已经开始利用PXI平台针对LTE-FDD进行相关实验，在2010年12月5日LTE-FDD正式商用之前已经推出相关测试方案。这充分体现了PXI平台作为一个开放的自定制平台的优势。

　　针对灵活而具成本效益的测试方案， LitePoint的John Lukez介绍，其IQxstream测试系统致力于提供简单易行的测试解决方案，并最大程度地将测试成本降到最低。IQxstream是首台集合LTE测试技术，并提供多待测设备并行测试能力(最多能达4台)的测试系统。采用多待测设备并行测试技术的IQxstream测试系统在绝大部分情况下都能极大地提高测试单元的测试吞吐量(3倍以上)。除了测试效率，制造商还需要迅速地提高生产能力以快速应对市场对在较短的需求周期内对新产品的需求。 LitePoint的IQvector 整体软件解决方案就是为客户提供了一种完整、易行的测试解决方案，且该方案涵盖了对最常用的手机芯片组的校验和验证。这种方案能使LitePoint的客户以最短的时间进行LTE设备的大量生产。

　　4G/LTE在中国未来几年的市场前景会非常值得看好。中国已开始部署 TD-LTE 技术，为千元以下的智能手机提供经济的测试解决方案的工作也正变得越来越紧迫。为了向几亿的用户提供更高速率的通讯服务， TD-LTE 手机的应用将很快得到普及，手机制造商之间的竞争也将变得日益激烈，降低测试成本将成为终端制造商们确保盈利的关键。作为全球的手机制造基地，中国的手机厂商非常关注快速、高质量、高性价比的测试方案，满足大规模的手机终端生产需要。“非信令模式” (Non-signaling)由于无需建立信令呼叫，可以省去由于信令所需要的大量时间，因此大大提高了测试速度，使得测试时间可以加快50%以上，非常适用于快速、高效率的生产测试。