4G LTE设备测试的考虑因素

本文旨在对4G LTE和LTE-Advanced设备在制造和测试过程中会遇到的一些挑战进行分析。这些挑战既有技术方面的，也有经济方面的。了解哪些缺陷需要检测有助于我们在实际的生产环境中采用更好的测试方法。4G设备制造商们可以通过现有测试技术和未来新型测试理念的结合，来确保为他们的客户提供高质量的用户体验。

LTE和LTE-Advanced技术：速度和数据容量

4G蜂窝移动通信技术的部署同时为消费者和网络运营商带来了益处。 

个人消费者会发现4G技术的数据传输速率远远超过目前2G和3G移动技术所能提供的速率。

3G技术让移动设备访问互联网，而4G时代则为我们带来了充满活力的多媒体用户体验，我们将能随时随地创建、使用和共享信息。此外，在某些有线宽带设施不太成熟的区域，4G技术能让用户以无线方式访问互联网，且连接速度可以超过某些有线网络。

对于网络运营商而言，4G技术除了为消费者提供质量更高的用户体验之外，其主要优点还在于它能显著提高网络吞吐量（即发送和接收的数据量）。实际上，这满足了各种移动应用对数据量的几乎永无止境的需求——当然，为满足流量的增加，我们需要相应地提高回程网络（接入网到交换中心，交换中心到骨干网）的容量和连接到互联网的能力。LTE和LTE-Advanced技术的物理层能确保对宝贵的无线频谱资源（bits/Hz）的更有效利用，从而使运营商能在相同的空间和时间里传输更多的数据。此外，由于LTE是一种基于数据包的技术，所以它允许运营商对现有网络进行调整。因为语音和数据都被简单地作为"数据"进行处理，所以这能帮助简化核心网络的部署和管理。通过对现有网络的调整，就可以升级现有的回程线路以满足对数据的额外需求量，同时，核心网络的路由已可以通过标准（高速）IP交换机实现，从而也扩大了运营商网络连接到Internet的"通道"的容量。  

长远地看，随着4G网络的构建达到一定程度（即网络运营商能提供一个与现有网络可比的覆盖率）时，语音将可以通过VoLTE（LTE语音传输）技术转换到4G网络，届时，运营商将可以缩减2G和3G网络的规模。这意味着运营商可以更简单地实施网络的维护，还可以对目前专用于语音呼叫的频谱进行"重整"。通过这种更有效的技术，运营商将实现对频谱——这种有限的自然资源——的节约利用。

LTE的测试挑战

你可能会说4G蜂窝通信技术并没有带来真正新的东西（至少在物理层上）。LTE和LTE-Advanced中采用的这些新技术只是通信行业无线网络（Wi-Fi）部门一直以来所倡导的技术，它包括正交频分复用（OFDM）、多入多出（MIMO）和载波聚合。

但这并不等于说，在开发和测试4G网络通信设备的过程中就没有挑战了。与2G和3G移动设备相比，4G通信设备需要额外考虑对一些新的传输技术进行测试。让我们来看一下其中一些新技术，并了解一下它们是如何影响制造过程的不同阶段的。

LTE采用新的传输技术

LTE-Advanced采用的新技术主要是MIMO和载波聚合。如前文所述，这些技术早已被用在最新的Wi-Fi设备中，用于测试MIMO技术的框架也已开发完成。我们现在感兴趣的是，如何对图1所示过程（从研发到印刷电路板组件（PCBA）的校准和综测，再到最终产品的测试）中的每个阶段进行MIMO和载波聚合的测试，以及测试哪些项目。

图1 智能手机生产测试流程

蜂窝移动设备载波聚合技术遇到的其中一个挑战就是，世界各地分配的频谱非常零散，且由于有限的频谱资源以及对频谱分配的监管限制，可以聚合的连续LTE频带几乎没有。例如：对于大多数常用的全球性LTE FDD频带，连续的频谱40MHz都不到，这使得部署"带内"（在同一频带内）LTE载波聚合变得很困难。正因为如此，多数载波聚合的部署逐渐走向"带间"（两个或多个频带间）载波聚合。这意味着设备将同时在完全分散的频带上进行发送和接收，且这些频带之间有时会相差1GHz之多。下面图2对不同类型的载波聚合部署方式进行了说明。

图2 3GPP规范中对LTE载波聚合类型的定义

带间载波聚合会对4G设备带来一些有趣的挑战，我们发现初始部署仅局限于下行链路（基站到手机）。仅部署在下行链路上的载波聚合有两个优点。首先，由于用户传回网络的数据通常会比消费的数据量更少，这种部署就避免了上下行链路都部署载波聚合带来的资源浪费。其次，增加上行链路（手机到基站）的带间载波聚合需要在手机中增加一个能同时运行的功率放大器（这会影响前端天线的结构和电池寿命）。 

从测试设备的角度来看，由于大部分现有的生产测试设备只能生成或测量40MHz至160MHz范围内的