積極面對(duì)4G商用帶給測(cè)試測(cè)量行業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

隨著信產(chǎn)部4G牌照的發(fā)放， 2014年有望成為中國(guó)無(wú)線通信市場(chǎng)爆發(fā)式增長(zhǎng)的一年，即將引爆4G移動(dòng)寬帶新時(shí)代，各大運(yùn)營(yíng)商將大規(guī)模的建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，大量的4G終端投入商用，對(duì)整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。無(wú)論是運(yùn)營(yíng)商還是芯片、終端、系統(tǒng)設(shè)備、認(rèn)證測(cè)試等產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)都將從融合的LTE時(shí)代中找到巨大商機(jī)。

機(jī)遇和挑戰(zhàn)總相伴

隨著4G的到來(lái)，電子產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)面臨新的挑戰(zhàn)如帶寬高，速率高，多載波，高峰均比等特點(diǎn)，具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸處理和特有的天線技術(shù)，都需要消耗更多的功耗；另一方面，隨著電子產(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(shù)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(duì)這些挑戰(zhàn)，電子工程師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段需要更優(yōu)越的開(kāi)發(fā)和測(cè)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(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出更好的電子產(chǎn)品，在市場(chǎng)上占據(jù)有利的地位。

安捷倫科技有限公司數(shù)字與光測(cè)試業(yè)務(wù)部大中國(guó)區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理杜吉偉認(rèn)為，4G的商用系統(tǒng)對(duì)云計(jì)算和光傳輸提出了新的要求，這直接帶動(dòng)了存儲(chǔ)、服務(wù)器和高速光傳輸系統(tǒng)（包括100Gbps以太網(wǎng)）的技術(shù)發(fā)展。

而4G終端設(shè)備的研發(fā)要評(píng)估的主要是數(shù)據(jù)吞吐率和功耗兩個(gè)方面，滿(mǎn)足高速傳輸?shù)腖PDDR/MIPI/MHL/ USB/HDMI/DP等高速數(shù)字接口要符合國(guó)際規(guī)范的要求，Wi-Fi、LTE、NFC、BT等無(wú)線通信模塊要滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)的一致性要求，這些都給測(cè)試測(cè)量產(chǎn)業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

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(biāo)準(zhǔn)對(duì)于設(shè)計(jì)工程師總是一種新的挑戰(zhàn)，4G標(biāo)準(zhǔn)的許多方面都涉及到性能，因此簡(jiǎn)單的遵從3GPP標(biāo)準(zhǔn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。取而代之的是，工程師需要花費(fèi)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(fèi)者對(duì)移動(dòng)寬帶超乎尋常的需求。

高速高帶寬意味著什么

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

安捷倫科技有限公司數(shù)字與光測(cè)試業(yè)務(wù)部大中國(guó)區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理杜吉偉認(rèn)為，高速高帶寬體現(xiàn)在光傳輸?shù)然A(chǔ)設(shè)施上就是100Gbps以太網(wǎng)等新技術(shù)的出現(xiàn)，SEDES的速率要求達(dá)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(xiàn)這么高的速率，OFDM及PAM-4等調(diào)制技術(shù)開(kāi)始使用。終端產(chǎn)品內(nèi)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(jí)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(xiàn)在手機(jī)接口中。

杜吉偉表示，對(duì)100Gbps，400Gbps的傳輸系統(tǒng)或25Gbps～56Gbps的SEDES，電子研發(fā)工程師需強(qiáng)化或補(bǔ)充射頻微波領(lǐng)域的知識(shí)，研發(fā)的工具和手段也需要增強(qiáng)或換代，包括仿真工具、信號(hào)完整性測(cè)試和功能驗(yàn)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(tái)比購(gòu)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(jī)中尚不普及的原因之一，速度提升后，以前不需測(cè)量的現(xiàn)在則一定要測(cè)量驗(yàn)證，因?yàn)楫a(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(rèn)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(shè)計(jì)工具，其高數(shù)據(jù)速率和對(duì)高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅苿?dòng)了對(duì)一種可幫助工程師優(yōu)化DSP設(shè)計(jì)、算法和通道編碼實(shí)現(xiàn)的測(cè)試設(shè)備的需求。

測(cè)試測(cè)量方案需升級(jí)換代

杜吉偉認(rèn)為，4G基礎(chǔ)設(shè)施的有線通信方面，其器件速度上升到25Gbps或者28Gbps甚至56Gbps，其生產(chǎn)測(cè)試所用的儀器要能支持更多的通道并行測(cè)試，否則測(cè)試成本太高，如果實(shí)現(xiàn)方法引入調(diào)制技術(shù)，測(cè)試儀器的架構(gòu)和以前可能完全不同，必須支持解調(diào)和EVM等測(cè)試，這里牽涉的儀器包括采樣示波器、光調(diào)制域分析儀、并行脈沖信號(hào)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(zhàn)則要求儀器能夠快速完成整機(jī)測(cè)試、無(wú)線通信模塊測(cè)試、線纜測(cè)試、內(nèi)部總線測(cè)試、外圍接口測(cè)試，這牽涉到手機(jī)綜測(cè)儀、頻域分析儀、實(shí)時(shí)示波器、信號(hào)源、網(wǎng)絡(luò)分析儀、電源分析儀等儀器，對(duì)示波器這種通用儀器，要測(cè)量手機(jī)待機(jī)時(shí)間的功耗或電流，其必須支持uA級(jí)的大動(dòng)態(tài)范圍電流探頭，針對(duì)各種高速總線或接口的一致性測(cè)試方案，對(duì)某些線纜，已逐漸出現(xiàn)一種新的測(cè)試，即有源測(cè)試或HOT-TDR測(cè)試，為測(cè)試某些小信號(hào)和動(dòng)態(tài)范圍較大的信號(hào)，傳統(tǒng)的示波器技術(shù)必須突破，實(shí)現(xiàn)更好的SFDR等指標(biāo)，現(xiàn)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(hào)，該指標(biāo)也應(yīng)提升。

對(duì)于測(cè)試測(cè)量產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，4G通訊領(lǐng)域主要是基礎(chǔ)設(shè)施和無(wú)線設(shè)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(shè)備的測(cè)試需求來(lái)源于3GPP LTE Release版本的不斷更新。Release 8版本以O(shè)FDM/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(shè)計(jì)理念。Release 9版本作為基于Release 8版本的增強(qiáng)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(qiáng)功能。到Release 10 （LTE-Advanced）階段，3GPP進(jìn)一步采用了增強(qiáng)型上行MIMO（上行4*4MIMO）和增強(qiáng)型下行MIMO（下行8*8MIMO）的設(shè)計(jì)，引入了載波聚合（Carrier Aggregation）技術(shù)，中繼Relay技術(shù)，和小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)（ICIC）技術(shù)。

所有這一切新技術(shù)的推出與更新，對(duì)于儀表系統(tǒng)的測(cè)試需求變得越來(lái)越復(fù)雜，儀表需要具有更高的射頻性能指標(biāo)，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(duì)測(cè)試儀表的速度提出了更高的要求。

滿(mǎn)足4G測(cè)試需求的解決方案

面對(duì)已經(jīng)到來(lái)的市場(chǎng)機(jī)遇，包括安捷倫、羅德與施瓦茨和艾法斯在內(nèi)的測(cè)試測(cè)量行業(yè)巨頭，早已在技術(shù)與產(chǎn)品方面做好了準(zhǔn)備，他們提供的高水平的測(cè)試測(cè)量?jī)x器，保證了4G基礎(chǔ)設(shè)施和終端產(chǎn)品的順利研發(fā)與生產(chǎn)。

據(jù)杜吉偉介紹，在基礎(chǔ)設(shè)施、云和服務(wù)器方面，安捷倫在2014年推出高達(dá)16通道的50GHz TDR和電模塊，支持HOT-TDR測(cè)試ENA-TDR，高達(dá)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(duì)光領(lǐng)域的測(cè)試，一種針對(duì)高速數(shù)字接口的測(cè)試（M8000新產(chǎn)品），速率高達(dá)32Gbps，（Q）SFP+， CEI，10G-KR等一致性測(cè)試方案分別在實(shí)時(shí)和采樣示波器中實(shí)現(xiàn)。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(cè)試方案，各種新的總線接口包括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(duì)4G終端產(chǎn)品的調(diào)試而優(yōu)化的系列示波器，一個(gè)是針對(duì)測(cè)量精度而優(yōu)化的系列示波器，將示波器的SFDR等指標(biāo)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(cè)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(xiàn)。

馬磊表示，到了4G時(shí)代，對(duì)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(yàn)和先進(jìn)的測(cè)試方案，如無(wú)線綜合測(cè)試儀、一致性測(cè)試系統(tǒng)、信號(hào)源、頻譜儀、路測(cè)系統(tǒng)、功率計(jì)、便攜式維護(hù)測(cè)試設(shè)備等，這些測(cè)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(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與維護(hù)等所有環(huán)節(jié)，是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的重要保障。隨著中國(guó)4G時(shí)代的到來(lái)，羅德與施瓦茨公司將為中國(guó)的通信事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

羅德與施瓦茨公司可以完成3GPP規(guī)范不同階段release定義的TDLTE全部發(fā)射機(jī)和接收機(jī)測(cè)試指標(biāo)，覆蓋研發(fā)、認(rèn)證和生產(chǎn)階段；針對(duì)協(xié)議、互操作性和性能測(cè)試，RS提供全面測(cè)試，并且測(cè)試方案被很多LTE客戶(hù)所采用。