相對(duì)于3G通信標(biāo)準(zhǔn) ， 4G/LTE是全新的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，那么對(duì)測(cè)試的需求也是全新的， 要滿足3GPP規(guī)范的所有LTE的測(cè)試項(xiàng)目的要求。羅德與施瓦茨中國(guó)有限公司業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理湯日波介紹，對(duì)LTE本身的測(cè)試，相比3G來(lái)講，是全新的物理層結(jié)構(gòu)，面向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)，更快的頻段帶寬，傳輸更快的數(shù)據(jù)速率，同時(shí)還要面向未來(lái)的LTE-A的要求。測(cè)試儀器需要全新的測(cè)試平臺(tái)。LTE本身含TDD和 FDD模式，全球的LTE頻段非常多。另外，通常LTE終端還要兼容2G和3G的不同頻段和模式，所以在LTE和其它標(biāo)準(zhǔn)共存的時(shí)期，為達(dá)到更好的地域覆蓋，LTE與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)之間的切換就變得至關(guān)重要。以中國(guó)移動(dòng)去年發(fā)表的TD-LTE終端需求白皮書來(lái)看，建議終端5模10頻段-12 頻段，對(duì)測(cè)試儀器的要求就更加廣泛，通常手機(jī)中還要要求測(cè)試WiFi、藍(lán)牙、GPS、FM、 甚至CMMB等。當(dāng)然，現(xiàn)在的2G/3G經(jīng)驗(yàn)告訴我們，消費(fèi)者對(duì)終端電池待機(jī)時(shí)間的要求使低功耗也成為一個(gè)挑戰(zhàn)。最后eNodeB廠家還必須保證系統(tǒng)的按時(shí)交付使用。這些都對(duì)3G LTE的系統(tǒng)測(cè)試和芯片測(cè)試提出了很大挑戰(zhàn)。

　　相比于3G移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，4G/LTE終端產(chǎn)品的測(cè)試項(xiàng)目要多出近百項(xiàng)。不僅無(wú)線制式在增加，終端支持的頻段也在增加。這對(duì)生產(chǎn)測(cè)試提出了更高的要求，測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試時(shí)間達(dá)以前的數(shù)倍。測(cè)試時(shí)間的增加意味著測(cè)試成本的提高，如何尋找快速有效的測(cè)試方法，則成為針對(duì)4G/LTE系統(tǒng)測(cè)試的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。另一方面，隨著數(shù)據(jù)傳輸量的上升，測(cè)量的復(fù)雜性也隨之增加，4G/LTE信號(hào)的調(diào)制解調(diào)需要提高一個(gè)數(shù)量級(jí)的信號(hào)處理能力，這些都對(duì)于測(cè)試系統(tǒng)提出了新的要求。

　　LitePoint公司總部產(chǎn)品營(yíng)銷高級(jí)總監(jiān)John Lukez詳細(xì)列舉了LTE測(cè)試相比于3G測(cè)試的挑戰(zhàn)之處。

　　首先，LTE使用的信道帶寬更大，目前使用的是20MHz，而今后在引入LTE-Advanced技術(shù)后將可能增加到100MHz，而3G系統(tǒng)基帶帶寬都在5MHz以下。所以測(cè)試儀表在設(shè)計(jì)中就需要能夠支持這樣的寬帶信號(hào)處理，而且要能在硬件改動(dòng)不大的情況下擴(kuò)展到支持LTE-Advanced 的更大帶寬，即比3G（W-CDMA）系統(tǒng)要求的帶寬大5到20倍的同時(shí)要做的可擴(kuò)展，這將使許多現(xiàn)有3G測(cè)試系統(tǒng)被淘汰出局。

　　其次，LTE使用階數(shù)更高的調(diào)制技術(shù)（64QAM），因而要求測(cè)試設(shè)備接收器具有更好的處理信噪和失真方面的性能，從而能夠精確地測(cè)量這些數(shù)據(jù)率更高，且有很高峰/均值比的信號(hào)。

　　第三，LTE-advanced技術(shù)將會(huì)同時(shí)使用連續(xù)和非連續(xù)信道綁定技術(shù)來(lái)提供比LTE技術(shù)更高的數(shù)據(jù)率。這種技術(shù)能在相同的頻帶內(nèi)、甚至以跨頻帶的形式使用多個(gè)20MHz的信道。如果在相同的頻帶內(nèi)，這可使儀器的帶寬需求提高到100MHz之大（即5個(gè)20MHz）。如果是跨頻帶的情況（即 4–1700MHz ，2100MHz 和17–700MHz幾個(gè)頻帶），那么，儀表配置就需要支持測(cè)試儀內(nèi)的多個(gè)同步的信號(hào)發(fā)生源（VSG）和信號(hào)分析儀（VSA）。這是一種更具挑戰(zhàn)性的要求，因而老一代測(cè)試設(shè)備無(wú)法支持。

　　第四， LTE是特別強(qiáng)調(diào)多天線技術(shù)的， 從2x2 MIMO， 4x2 MIMO， 到以后的8天線， 多天線的配置是更加的復(fù)雜; 對(duì)于測(cè)試儀表來(lái)說(shuō)， 在基帶處理上要能支持這樣的配置， 特別是在上行和下行的射頻端口的設(shè)計(jì)上要充分考慮到多天線的要求， 而且要留下可擴(kuò)展的余地。

　　最后，LTE在全球有40個(gè)或甚至更多已定義的頻帶，因此，智能手機(jī)如想覆蓋全球所有的LTE頻帶，就需要支持多達(dá)10個(gè)頻帶（比3G技術(shù)要求的5個(gè)多得多）。這意味著需要為智能手機(jī)設(shè)計(jì)更多的天線，并且測(cè)試設(shè)備應(yīng)帶有更多的射頻端口，即LTE測(cè)試設(shè)備需支持更多的射頻端口（每部手機(jī)3個(gè)）。

　　基站與終端測(cè)試

　　這些挑戰(zhàn)具體到基站測(cè)試系統(tǒng)的搭建方面，就演化出多種測(cè)試方案設(shè)計(jì)的變化。安立公司3G/LTE 項(xiàng)目副經(jīng)理胡浩總結(jié)了相關(guān)所用的各種測(cè)試儀器。對(duì)于終端來(lái)說(shuō)，需要的測(cè)試方案相對(duì)復(fù)雜，在芯片協(xié)議棧開發(fā)中，需要用到信令分析儀; 在整機(jī)硬件研發(fā)中，需要用到綜測(cè)儀，頻譜儀，信號(hào)源;在整機(jī)的測(cè)試中，需要一致性測(cè)試系統(tǒng)，應(yīng)用測(cè)試儀，以及運(yùn)營(yíng)商接受測(cè)試方案。在整機(jī)生產(chǎn)制造中，一般需要基于非信令的綜測(cè)儀。對(duì)于基站設(shè)備來(lái)說(shuō)，在研發(fā)和制造中，需要頻譜儀和信號(hào)源;在基站安裝和維護(hù)中， 需要各種手持儀表。

　　安捷倫科技電子儀器事業(yè)部高級(jí)市場(chǎng)工程師黃萍則介紹了基于這些設(shè)備，在基站與終端測(cè)試不同應(yīng)用中如何具體應(yīng)對(duì)LTE測(cè)試的新挑戰(zhàn)。

　?。?）由于 LTE 性能目標(biāo)設(shè)立得非常高，工程師們必須精心地進(jìn)行設(shè)計(jì)折中，以便在無(wú)線發(fā)射機(jī)鏈路的各個(gè)關(guān)鍵部分實(shí)現(xiàn)最佳平衡。LTE 發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面是最大限度減少無(wú)效發(fā)射，特別是可能在任何頻率上產(chǎn)生的雜散發(fā)射。因此LTE在頻段邊緣發(fā)射信號(hào)必須符合嚴(yán)格的功率泄露要求，設(shè)計(jì)者面臨著很多挑戰(zhàn)。LTE 支持最大 20 MHz 的信道帶寬，但許多頻段太窄，無(wú)法支持太多的信道，因此大部分 LTE 信道都處于頻段的邊緣?？刂瓢l(fā)射機(jī)在頻段邊緣的性能需要設(shè)計(jì)濾波功能，以便在不影響信道內(nèi)性能的情況下濾除帶外發(fā)射。此外還需要考慮成本、功率效率、物理體積以及在發(fā)射機(jī)方框圖中的位置等。最后，LTE 發(fā)射機(jī)必須滿足針對(duì)無(wú)效發(fā)射的所有指定限制，包括對(duì)泄露到鄰近信道的功率量 （ACLR） 的限制。然而使用 LTE 應(yīng)用軟件進(jìn)行測(cè)量時(shí)，受多種因素的影響，鄰近信道帶寬的變化、發(fā)射濾波器的選擇、不同帶寬和不同干擾靈敏度的信道之間的射頻變量的交互使得這些測(cè)量非常復(fù)雜。應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的實(shí)用解決方案是使用安裝有特定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)用軟件的頻譜分析儀或信號(hào)分析儀。此組合能夠減少?gòu)?fù)雜測(cè)量中的錯(cuò)誤，自動(dòng)配置限制表和指定的測(cè)試裝置，確保測(cè)量具有出色的可重復(fù)性。使用分析儀優(yōu)化技術(shù)可以進(jìn)一步改善測(cè)量結(jié)果。

　?。?）TD-LTE系統(tǒng)在上行鏈路中采用混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求（HARQ）技術(shù)，來(lái)保證系統(tǒng)性能。在TD-LTE多天線基站研發(fā)測(cè)試中，要求測(cè)試儀器必須具備信號(hào)產(chǎn)生，信道模擬以及實(shí)時(shí)響應(yīng)的功能，從而模擬真實(shí)環(huán)境下系統(tǒng)實(shí)時(shí)吞吐率。該項(xiàng)測(cè)試是LTE基站測(cè)試規(guī)范中第8章系統(tǒng)性能測(cè)試的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也一直是研發(fā)設(shè)計(jì)和測(cè)試人員關(guān)注的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。

　　（3）在3GPP Release 10中定義了載波聚合技術(shù)，使得通信系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(tǒng)容量，將峰值下行鏈路數(shù)據(jù)速率提升到1Gbps以上。連續(xù)和非連續(xù)頻段的載波聚合已經(jīng)被確認(rèn)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(rèn)識(shí)到將給用戶設(shè)備和eNodeB的設(shè)計(jì)帶來(lái)艱巨的挑戰(zhàn)。特別是針對(duì)非連續(xù)的帶間載波聚合，給測(cè)試帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。而往往帶間載波聚合是在單一頻段內(nèi)缺乏足夠?qū)挼倪B續(xù)頻譜，無(wú)法實(shí)現(xiàn) IMT-Advanced 峰值數(shù)據(jù)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)上銷售的任何信號(hào)分析儀的中頻帶寬都要寬，所以最主要的測(cè)試挑戰(zhàn)是同時(shí)對(duì)多個(gè)分量載波進(jìn)行解調(diào)。

　　對(duì)終端測(cè)試而言，同樣面臨著新的測(cè)試挑戰(zhàn)。

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

　?。?）對(duì)于移動(dòng)終端的芯片開發(fā)和終端研發(fā)設(shè)計(jì)人員而言， LTE終端一致性測(cè)試由于加入了MIMO和CQI等要求，測(cè)試變得更為復(fù)雜。一致性測(cè)試必須符合3GPP的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，其中包括射頻一致性、無(wú)線資源管理一致性和協(xié)議一致性，完成這些測(cè)量一般在一致性認(rèn)證測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行。通常這樣的系統(tǒng)平臺(tái)價(jià)格不菲，對(duì)于終端廠商而言這是一筆不小的投資。

　　更多的挑戰(zhàn)

　　相比于3G的多種標(biāo)準(zhǔn)，LTE的標(biāo)準(zhǔn)分為了兩大派系，F(xiàn)DD和TDD，4G/LTE 的FDD和TDD兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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似。在設(shè)計(jì)測(cè)試方案時(shí)，為了確保成本效益和測(cè)試需求，測(cè)試設(shè)備廠商需要考慮實(shí)現(xiàn)兩個(gè)制式同時(shí)兼容或者互通測(cè)試的問(wèn)題。隨著中國(guó)的電信運(yùn)營(yíng)商開始對(duì)TD-LTE技術(shù)的開發(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(cè)試方法。安立公司3G/LTE 項(xiàng)目副經(jīng)理胡浩 介紹FDD和TDD的區(qū)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(duì)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(cè)試方案都是同時(shí)針對(duì)FDD和TDD開發(fā)的， 全部都可以支持FDD和TDD這兩種標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)FDD和TDD在空口上的區(qū)別， 去兼容這兩種制式， 在物理層以上的實(shí)現(xiàn)中FDD和TDD可以復(fù)用，用一套方案實(shí)現(xiàn)兩種標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)測(cè)試。而John Lukez介紹LitePoint已經(jīng)開發(fā)了IQxstream測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可對(duì)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的靈活性。湯日波則強(qiáng)調(diào)，為了更好的提供服務(wù)，R&S的所有測(cè)試方案都兼容TD-LTE和LTE-FDD技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及未來(lái)的演進(jìn)。R&S的LTE測(cè)試方案不僅能同時(shí)測(cè)量TD-LTE和LTE-FDD還能測(cè)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(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，系統(tǒng)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(cè)試設(shè)備能夠提供多端口的測(cè)試能力，來(lái)仿真MIMO傳輸?shù)母鞣N測(cè)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測(cè)試，在時(shí)分雙工的TD-LTE系統(tǒng)中，由于下行鏈路和上行鏈路在相同的頻段，TDD系統(tǒng)中智能天線的波束賦形性能更加出色。TD-LTE系統(tǒng)中多達(dá)8根的天線可以提供更高的頻譜利用率。TD-LTE波束賦形的主要測(cè)試挑戰(zhàn)是需要驗(yàn)證和顯示物理射頻天線陣列的波束賦形信號(hào)性能，以便對(duì)eNB射頻天線校準(zhǔn)精度、基帶編碼波束賦形加權(quán)算法正確性、射頻天線MIMO信號(hào)和多層EVM等指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。配合 MIMO和多天線的測(cè)量，靈活緊湊的測(cè)試硬件設(shè)備配合精確全面的信號(hào)分析軟件將非常適合這類型的測(cè)試。LitePoint John Lukez補(bǔ)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。智能天線技術(shù)可以指可調(diào)諧射頻功率放大器和濾波器，也可以指更簡(jiǎn)單的應(yīng)用，即靠發(fā)射天線在兩個(gè)天線間的切換以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶持機(jī)方式的補(bǔ)償。這兩種方案中任意一種都會(huì)驅(qū)使測(cè)試設(shè)備上采用多個(gè)射頻端口的需求，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的多天線連接。

　　軟件，在測(cè)試中的價(jià)值越來(lái)越明顯，對(duì)于需求更為靈活的LTE測(cè)試，基于軟件的測(cè)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(yuǎn)介紹，軟件在無(wú)線測(cè)試中的作用已經(jīng)得越來(lái)越顯著和得到認(rèn)可，從2G到3G，到今天談到4G，隨著數(shù)據(jù)傳輸量的上升，可以看到信號(hào)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(qū)軟頻率配置復(fù)用、網(wǎng)絡(luò)編碼與分組符號(hào)編碼技術(shù)等，都是可以通過(guò)軟件和算法來(lái)協(xié)調(diào)優(yōu)化信號(hào)帶寬的使用。

　　靈活而兼具成本效益的測(cè)試系統(tǒng)解決方案的確是測(cè)試技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，特別是針對(duì)終端生產(chǎn)廠商而言，提高固定資產(chǎn)投資回報(bào)率，降低測(cè)試成本是他們?cè)谡麄€(gè)行業(yè)中保持競(jìng)爭(zhēng)力的不二法門。NI提出的基于PXI平臺(tái)的無(wú)線測(cè)試平臺(tái)提供了一種“打破常規(guī)”的解決思路。一方面，在PXI平臺(tái)上，我們可以更快享受到商業(yè)現(xiàn)成可用技術(shù)所帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)。另一方面，這種軟件定義的模塊化的解決方案具有極強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性，可以很好的支持最新的通信標(biāo)準(zhǔn)。NI針對(duì)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)開始利用PXI平臺(tái)針對(duì)LTE-FDD進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，在2010年12月5日LTE-FDD正式商用之前已經(jīng)推出相關(guān)測(cè)試方案。這充分體現(xiàn)了PXI平臺(tái)作為一個(gè)開放的自定制平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。

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

　　4G/LTE在中國(guó)未來(lái)幾年的市場(chǎng)前景會(huì)非常值得看好。中國(guó)已開始部署 TD-LTE 技術(shù)，為千元以下的智能手機(jī)提供經(jīng)濟(jì)的測(cè)試解決方案的工作也正變得越來(lái)越緊迫。為了向幾億的用戶提供更高速率的通訊服務(wù)， TD-LTE 手機(jī)的應(yīng)用將很快得到普及，手機(jī)制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)也將變得日益激烈，降低測(cè)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(jī)制造基地，中國(guó)的手機(jī)廠商非常關(guān)注快速、高質(zhì)量、高性價(jià)比的測(cè)試方案，滿足大規(guī)模的手機(jī)終端生產(chǎn)需要?！胺切帕钅Ｊ健?（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(cè)試速度，使得測(cè)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(cè)試。