LTE測試 您需要知道的關鍵問題？

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隨著全球第一個LTE網路的開通，通訊競賽己進入大規模行動寬頻服務之爭。然而，是否所有技術問題都已獲得解決？在用戶享受新一代行動通訊技術便利之前是否仍然有需要克服的困難？除了技術層面之外，更多元化的LTE通訊服務尚待決定。本文從測試工程師所面臨的問題及挑戰來進一步探討這些問題。在開始討論用戶端裝置(UE)設計的相關技術之前，先來看看其中潛藏的問題：

1.目前，LTE裝置的正式認證尚未開始。LTE主要認證機構(GCF、PTCRB)計劃在2010年12月推出通訊協定(Protocol)、射頻(RF)及無線電資源控制(RRC)的相關一致性測試規範。但由於市場上已開始銷售若干LTE裝置，因此問題就產生了：這些裝置將來是否能夠通過一致性測試？
2.對於支援高傳輸速率(下載速率100Mbps，上傳速率50Mbps)的LTE第三類裝置，後置網路容量(backhaul capacity)是否足夠應付使用？從長遠來看，LTE用戶日漸增加，共用無線網路頻寬將成為一個重要的影響因素。基站流量過於擁塞，會影響通訊品質；同樣的，若上線人數激增，基站外緣用戶信號將因高訊號雜訊比 (SNR)而受到影響。 

3.未來全球行動數據網路，必須滿足使用者全球漫遊的期望。雖然這在技術上是可行的，但漫遊傳輸業務收費過高的問題還需要加以解決。另一方面，單一費率(吃到飽)方案已成網路業者的一個難題，因為大部分的主要營收來自於浮動但幾乎持續成長的資料傳輸量。

4.由於LTE是CDMA2000網路業者(如Verizon Wireless)下一代技術發展的選擇，所以與3GPP2 CDMA2000 HRPD系統互通是一個明確的要求。將3GPP及3GPP2技術結合到LTE無線網路是一個令人關注的發展，需要有慎密的測試來確保系統效能。

5.對網路業者來說，要去維持一個同時使用IP網路及傳統電路交換網路的語音業務是一大挑戰。在2010年全球行動通訊大會(Mobile World Congress 2010)上，主要網路業者所宣布的VoLTE(LTE語音傳輸)標準化協定將大幅的解決了這個難題。但是，這個使用3GPP IMS(IP多媒體子系統) 技術仍需要大規模部署。

要滿足LTE終端設備的嚴格要求，關鍵在於先將終端設備拆解成幾個小模組，並建立一套測試計畫，在進行成品測試之前，先針對各模組執行徹底的檢測。這種模組化的測試方式，可及早發現模組問題並提前做故障分析，以避免延誤產品的發行時程或影響現場測試或一致性測試的安排。

測量需求

無論終端設計是從零開始、或從早期的產品改良、還是採用第三方的元件整合而成，都需要通過基本的性能測試。其中部分量測，如最大輸出功率、功率控制和接收靈敏度等，是原有通訊技術中眾所熟悉的量測項目。但由於所採用的傳輸方式(下行鏈路為OFDMA，上行鏈路為SC-FDMA)不同，所以需要新的量測設備來支援這些測試。

其他LTE的特有測試項目。如因使用OFDMA傳輸，子載波的誤差向量幅度 (EVM) 成為調變器性能測試的重要項目。隨著700-MHz類比電視頻段的釋出，LTE將以低於GSM及WCDMA的頻段來建置，因此可比典型WCDMA裝置 (5 MHz/2100 MHz = 0.24%) 獲得更大的頻寬 (20 MHz/700 MHz = 2.8%)。這對調製器架構是一大挑戰，因它會導致頻帶邊緣地區EVM值偏高，所以在設計時要特別注意這一點。

由於某測試的動態特性 (如功率控制) 需要使用連線方式來建立測試環境，因此測試儀器必須能夠透過協定疊 (Protocol Stack) 來模擬 eNB 基站訊號。這些量測通常都由RF工程師而非通訊協定專家來執行，所以使用的測試儀器必須易於操作，讓工程師能專心致力於測量工作。

協定測試

協定疊開發業者的主要挑戰之一是要確保狀態變化回報能符合要求。雖然LTE規範中已將預設的終端連線狀態減少至僅存閒置 (RRC_IDLE) 及連線(RRC_CONNECTED) 兩種，但從狀態一變更到狀態二所需的時間則決定了何時資料將被傳送出去。

當RRC閒置(RRC_IDLE) 時，大多的裝置會維持在低功率耗損的狀態以延長電池的使用時間，接收機則會定時啟動以檢查傳呼訊息。當有資料要傳送出去時，裝置會被喚醒並快速與上行鏈路同步。

協定測試通常與開發協定疊及測試項目一樣耗時費工，所以擁有全面而高效率的測試儀器極為重要。為方便測試分析，首先要能夠測試每一個子層的使用者面(User Plane)及控制面(Control Plane)。協定測試中的除錯功能對於故障追蹤很重要，通常還有具時間標示的訊息傳輸記錄及解碼記錄。更重要的是，這個功能也能運用到各子層間，提供MAC PDUs 到RRC連線訊號流量的詳細追蹤以確保所有指令均能及時處理。

要建立各子層測試的模擬腳本，必須對所採用的測試儀器有足夠的控制能力，但儀器本身最好操作愈簡單容易愈好，以避免帶來痛苦的學習過程。Aeroflex 7100圖示化測試腳本編輯器(Scenario Wizard)提供清晰簡易的新測試腳本編寫功能。

性能測試

一旦整合射頻 (RF)、基頻(baseband)、協議疊(Protocol Stack)及運用層(application layer)後，接下來就是整體終端的性能測試。在此階段，必須挑出並排傳輸瓶頸，以達到最高的資料傳輸量，並在滿載狀況下測量功率耗損、溫度特性、電磁相容性(EMC)、發射及磁化率。這項測試需要使用2x2下行鏈路多輸入多輸出(MIMO)技術。

能在進行基站間無縫切換的同時，將數據傳輸的干擾減至最低，就如同在不同的無線電存取系統間做切換時，同時要保持數據連線的技術一樣，是一個值得一提的功能。多元化測試設備廠商在市面上已提出輕便、靈活、模組化的測試儀器，可供選擇使用。Aeroflex LTE系列測試設備能滿足LTE終端設備所有的測試需求。

下一代移動通訊裝置需要提供能夠滿足網路業者期望與要求的行動寬頻體驗。所以必須對新的LTE裝置做逐層測試，建立起點對點的實境測試模擬腳本。當基站用戶數攀升，雜訊質升高的狀況下，要維持基站內的通訊品質是最艱巨的挑戰。

一個周密且有效率的LTE終端測試，需要有全面的測試涵蓋範圍：包含射頻 (RF)、協定(Protocol)及系統測試。測試設備廠商已具備此能力，新版或升級版的測試儀器、量測工具及系統已陸續問世。以最有效率的方式，實現高資料處理量及低干擾因素是導入LTE技術的主要目的。只有在開發及系統建置的階段，執行精確周密的測試才能達到這個目標。(本文由Aeroflex Test Solutions產品經理 Phil Medd提供)