积极面对4G商用带给测试测量行业的机遇与挑战

　　编者按：随着中国移动、中国联通和中国电信三大运营商分别公布了其4G资费标准，预示着又一场移动通讯的盛宴已经开席。4G通讯对于基础设施和终端设备开发工程师来说，其高速高带宽的特征是又一个不小的挑战，而对于面向4G的测试测量解决方案供应商来说，则是又一次令人惊喜的市场机遇。 无论是运营商还是芯片、终端、系统设备、认证测试等产业链各个环节都将从融合的LTE时代中找到巨大商机。

     随着信产部4G牌照的发放，2014年有望成为中国无线通信市场爆发式增长的一年，即将引爆4G移动宽带新时代，各大运营商将大规模的建设LTE网络，大量的4G终端投入商用，对整个移动通信产业链带来可观的经济效益。无论是运营商还是芯片、终端、系统设备、认证测试等产业链各个环节都将从融合的LTE时代中找到巨大商机。

　　机遇和挑战总相伴

　　随着4G的到来，电子产品的生产和研发面临新的挑战如带宽高，速率高，多载波，高峰均比等特点，具有强大数据和多媒体能力的高集成度智能电子产品将是市场发展的主要方向，此外，在功耗、面积、成本方面需要不断提升。一方面，相比2G、3G技术，LTE高速的数据传输处理和特有的天线技术，都需要消耗更多的功耗;另一方面，随着电子产品支持的频段增多，通常射频芯片需提供的接收通道也会增加，频段增加影响射频前端器件的数量，因此，多频段引入将增加电子产品射频前端器件成本。

　　罗德与施瓦茨公司业务发展工程师马磊指出，针对这些挑战，电子工程师在产品设计阶段需要更优越的开发和测试工具，既能满足智能电子产品时代的需求，又能提升产品的性能和品质，从而设计和开发出更好的电子产品，在市场上占据有利的地位。

　　安捷伦科技有限公司数字与光测试业务部大中国区市场经理杜吉伟认为，4G的商用系统对云计算和光传输提出了新的要求，这直接带动了存储、服务器和高速光传输系统(包括100Gbps以太网)的技术发展。

　　而4G终端设备的研发要评估的主要是数据吞吐率和功耗两个方面，满足高速传输的LPDDR/MIPI/MHL/USB/HDMI/DP等高速数字接口要符合国际规范的要求，Wi-Fi、LTE、NFC、BT等无线通信模块要满足标准的一致性要求，这些都给测试测量产业带来新的机遇和挑战。

　　艾法斯有限公司印度总经理Stephen Hire表示，任何新的技术标准对于设计工程师总是一种新的挑战，4G标准的许多方面都涉及到性能，因此简单的遵从3GPP标准是远远不够的。取而代之的是，工程师需要花费大量的时间来优化性能，以提供新产品来满足消费者对移动宽带超乎寻常的需求。

　　高速高带宽意味着什么

　　高速高带宽是4G时代的显著特征，电子产品的生产和研发需要适应新标准，都提出了哪些新的挑战?

　　安捷伦科技有限公司数字与光测试业务部大中国区市场经理杜吉伟认为，高速高带宽体现在光传输等基础设施上就是100Gbps以太网等新技术的出现，SEDES的速率要求达到25Gbps或28Gbps，有些公司已经开始研发400Gbps以太网。

　　为实现这么高的速率，OFDM及PAM-4等调制技术开始使用。终端产品内部需要采用LPDDR，其速率从LPDDR发展到LPDDR2、LPDDR3，甚至已有公司开始尝试采用LPDDR4，外围接口从MHL1.0升级到MHL1.2,MHL2.0，下一步是MHL3.0，HDMI则从1.4发展到2.0，USB3.0也开始出现在手机接口中。

　　杜吉伟表示，对100Gbps,400Gbps的传输系统或25Gbps~56Gbps的SEDES，电子研发工程师需强化或补充射频微波领域的知识，研发的工具和手段也需要增强或换代，包括仿真工具、信号完整性测试和功能验证工具，为了提高研发效率，建立一个高效的研发平台比购买某一单纯的工具更加重要。

　　终端产品体积小，在提速的同时，工程师必须兼顾功耗等问题，这也是USB3.0等高速接口暂时在手机中尚不普及的原因之一，速度提升后，以前不需测量的现在则一定要测量验证，因为产品的冗余度变小了。

　　艾法斯有限公司印度总经理Stephen Hire则认为，4G更宽的宽带和多进多出(MIMO)技术要求高性能的RF设计工具，其高数据速率和对高效数据传输的需求，推动了对一种可帮助工程师优化DSP设计、算法和通道编码实现的测试设备的需求。

　　测试测量方案需升级换代

　　杜吉伟认为，4G基础设施的有线通信方面，其器件速度上升到25Gbps或者28Gbps甚至56Gbps，其生产测试所用的仪器要能支持更多的通道并行测试，否则测试成本太高，如果实现方法引入调制技术，测试仪器的架构和以前可能完全不同，必须支持解调和EVM等测试，这里牵涉的仪器包括采样示波器、光调制域分析仪、并行脉冲信号源和误码仪、任意波形发生器等。

　　移动终端速度的提升和功耗的挑战则要求仪器能够快速完成整机测试、无线通信模块测试、线缆测试、内部总线测试、外围接口测试，这牵涉到手机综测仪、频域分析仪、实时示波器、信号源、网络分析仪、电源分析仪等仪器，对示波器这种通用仪器，要测量手机待机时间的功耗或电流，其必须支持uA级的大动态范围电流探头，针对各种高速总线或接口的一致性测试方案，对某些线缆，已逐渐出现一种新的测试，即有源测试或HOT-TDR测试，为测试某些小信号和动态范围较大的信号，传统的示波器技术必须突破，实现更好的SFDR等指标，现有的AWG技术最高采样率只有50GSa/s，无法产生56Gbps的信号，该指标也应提升。

　　对于测试测量产业来说，4G通讯领域主要是基础设施和无线设备这两大市场。

　　罗德与施瓦茨公司业务发展工程师马磊表示，LTE设备的测试需求来源于3GPP LTE Release版本的不断更新。Release 8版本以OFDM/MIMO作为基本技术，大量采用了目前移动通信领域最先进的技术和设计理念。Release 9版本作为基于Release 8版本的增强型小版本，包括了双流波流赋形，广播/多播(MBSFN)，定位技术(Position)方面的增强功能。到Release 10 (LTE-Advanced)阶段，3GPP进一步采用了增强型上行MIMO (上行4*4MIMO)和增强型下行MIMO(下行8*8MIMO)的设计，引入了载波聚合(Carrier Aggregation)技术，中继Relay技术，和小区间干扰协调(ICIC)技术。

　　所有这一切新技术的推出与更新，对于仪表系统的测试需求变得越来越复杂，仪表需要具有更高的射频性能指标，支持更宽的分析带宽，高阶MIMO，载波聚合以及MIMO fading，同时多模融合也对测试仪表的速度提出了更高的要求。

　　满足4G测试需求的解决方案

　　面对已经到来的市场机遇，包括安捷伦、罗德与施瓦茨和艾法斯在内的测试测量行业巨头，早已在技术与产品方面做好了准备，他们提供的高水平的测试测量仪器，保证了4G基础设施和终端产品的顺利研发与生产。

　　据杜吉伟介绍，在基础设施、云和服务器方面，安捷伦在2014年推出高达16通道的50GHz TDR和电模块，支持HOT-TDR测试ENA-TDR，高达40通道，每通道80GSa/s采样，或20通道，每通道160GSa/s实时采样的Z系列高速示波器，两种不同的误码率分析仪，一种针对光领域的测试，一种针对高速数字接口的测试(M8000新产品)，速率高达32Gbps，(Q)SFP+, CEI，10G-KR等一致性测试方案分别在实时和采样示波器中实现。LPDDR则提供从逻辑分析仪到实时示波器的全面一致性测试方案，各种新的总线接口包括USB3.1, USB3.0, HDMI2.0, MHL2.0等方案已相继推出。今年4月29日，即将宣布两大系列新产品，一个针对4G终端产品的调试而优化的系列示波器，一个是针对测量精度而优化的系列示波器，将示波器的SFDR等指标提升到前所未有的高度。

　　移动通信领域是罗德与施瓦茨公司的重要业务领域之一，公司的测试产品与方案见证了移动通信从2G到3G，再到4G的发展历程，为整个产业的发展做出了极为重要和不可磨灭的贡献。

　　马磊表示，到了4G时代，对于LTE，特别是TD-LTE技术，罗德与施瓦茨公司具有丰富的经验和先进的测试方案，如无线综合测试仪、一致性测试系统、信号源、频谱仪、路测系统、功率计、便携式维护测试设备等，这些测试产品与方案可以涵盖移动通信终端、基站的研发、生产、认证、网络优化与维护等所有环节，是整个产业链发展的重要保障。随着中国4G时代的到来，罗德与施瓦茨公司将为中国的通信事业发展贡献力量。

　　罗德与施瓦茨公司可以完成3GPP规范不同阶段release定义的TD-LTE全部发射机和接收机测试指标，覆盖研发、认证和生产阶段;针对协议、互操作性和性能测试，R&S提供全面测试，并且测试方案被很多LTE客户所采用。