无线市场的测试和测量解决方案

无线市场正在高速增长，原始设备制造商、应用开发商和网络运营商的紧密合作， 为用户提供了一个无所不在、没有限制的连接环境，除了传统的语音和基本数据服务外，用户还可以享受到其他多种多样的高质量的服务内容。
在这种环境下，最终的产品必须在成本上具有很强的竞争力而且必须对用户完全透明。对于基站和手机而言，尤其如此。为了使产品最终对用户更具吸引力和附加值，测量和测试解决方案在这些系统的重要部件的开发、集成、验证、生产和维护过程中发挥着越来越重要的作用。

图1 用于Layer 1开发任务的6400接入点测试平台

图2 GPS一致性测试系统方案

图3 典型移动终端生产测试流程
无线市场展望-多元化和集约化
由于两个主要的特点和一个聚合因素，无线市场正在不断发生变化。
两个主要特点是指经授权的和未经授权的系统，而聚合因素则是指这些系统能够提供的应用。
经授权的系统包括宽带码分多址(WCDMA)、高速分组接入(HSPA)、CDMA2000、1xEV-DO/EV-DV和GSM/EDGE/GPRS。在这些系统中， WCDMA伴随着高速下行分组接入(HSDPA)和高速上行分组接入(HSUPA)正在被越来越多的应用，以获得更高的速度和更为经济的数据系统。与此同时，CDMA2000和1xEV-DO/EV-DV的衍生版本也提供了相类似的服务。 随着经济的强劲增长，这两大无线接入技术相应的市场也得到了快速的扩展。但从市场的开发角度来说，GSM/EDGE/GPRS能提供更为经济和更为成熟的技术。
最主要的未经授权的系统包括Wi-Fi和WiMAX，其中Wi-Fi已经取得了一些发展，而WiMAX尚处于激烈的定义阶段。而在韩国等国家，WiBRO(2.3GHz频段移动互联网)提供以无线互联网业务为主的大容量数据服务，在接入范围和连通性上兼有Wi-Fi和WiMAX的技术特征。
在近距离通信方面，蓝牙和UWB都是强有力的竞争者，其中蓝牙技术已经得到了比较好的发展。对于短、中距离通信，低数据率的ZigBee已逐渐成为客户选择的标准。
从应用的角度来说，短信服务、多媒体信息服务、图像、视频流、网页浏览以及电视节目接收等都必须被考虑进来。从用户满意程度来说，这些应用的大多数至少需要3~3.5G的系统。 但是由于不能工作在最优的传输通道条件下，即使利用HSPA技术也不能实现其理论上的最大数据速率极限，因此为了去除这些应用的主要障碍，必须实现OFDM(正交频分复用)、MIMO(多入多出)和智能天线这些具有3.75~4G特性的接入方式。
经授权的和未经授权的系统将在一定时期内共存。这就意味着必须开发多标准/多模式的设备以使得语音/数据在WCDMA-HSPA和WiMAX或者Wi-Fi之间能够无缝的连接和被管理。由于不同的系统可能工作在不同的频率，因此无线和基础设备也必须是多频的。其中一个最需要被协调好的问题是网络的QoS。在那些经授权的系统中， QoS已被很好的定义，而在未经授权的系统， QoS尚处在不断发展的过程中。
另一个明显的趋势是， 包括语音在内几乎所有的服务都将转移到一个基于IP/Ethernet的结构。因此更多的服务器会替代现存的传统网络， 转向一个完全数据的(包括分组语音)环境。 通过会议发起协议， IP多媒体子系统将允许第三代分组转换无线网络接入基于IP的应用和服务。

开放式体系结构
—系统组件和接口的标准化
在追逐低成本的同时，成立了很多组织、机构和社团， 旨在将无线网络和网络空中接口中被广泛认可的功能模块的接口和行为进行标准化。
开放式基站架构发起组织(OBSAI)和通用公共无线接口组织(CPRI)在无线射频前端和信号处理子系统间的基站内的多个参考点上定义了开放式接口。 根据所要实现的无线接入技术或者无线接入技术的组合，这种结构允许进行多种功能模块的配置。例如，一个能提供数字中频到匹配信号处理模块的简单射频前端集成芯片组，既可以被配置在信号处理一方，和其他的信号处理模块并行运行，以达到高性能、高带宽的要求，也可以和那些与信号处理模块相连接的、用来提供MIMO工作方式的多个射频前端协同工作。
和其他组织一样，他们的目标就是使原始设备厂商能够从不同的供货商那里采购到功能上等效的(尽可能是可重新配置的)模块(完全兼容的接口)。由于可以采用这种多渠道采购的方法，不仅降低了每个组件的购买成本，而且相应系统的成本也大大降低了。

测试目标的演变
测试目标变得越来越集成化。 摩尔定理不仅仅对于数字器件有效，对射频芯片也越来越适用。事实上，最近的CMOS射频集成技术能够使单射频芯片、多频段收发器的解决方案工作在高达13GHz的工作频率上，这基本上覆盖了目前和未来几年内授权系统和未授权系统的所有带宽。因此，在集成器件的生产过程中，由于更为简单化的功能/参数测试步骤，一些通用的参数测试将在芯片级的混合信号环境中进行。同时，随着工作模式和相应应用的数量和复杂程度不断增加，在大批量生产之前的集成装配级进行严格的验证和确认测试非常必要。
作为这个过程的必要补充，尤其是在开发的早期阶段，为了降低开发时间和尽可能避免或者减少风险，同时也为了使设计之前实现的硬件能够符合各种要求并能达到一定的连续性和足够的稳定性，必须使用高层次的EDA工具来进行绝大多数的测试和验证。

集成测试环境
为了使设计工作顺利进行，测试设备/系统和测试目标必须组成一个高度集成和互补的测试环境。对于测试设备和系统，这意味着要具备以下几点。
和被测试器件的接口完全兼容(包括射频、数字、模拟、机械等)
实时工作能力(如果需要)
高的执行速度(测试速度的限制应该在被测器件本身，而不是测试设备/系统)
多个I/O口，以提供多端口激励输入、响应获取和分析
可量测性(功能和接口点的数目)。
对于可量测性是指：
能够快速针对其它或者环境的变化作相应的调整；在同一个芯片、芯片组、器件、封装内对不同的功能进行并行的测试；对于多个不同的器件进行并行测试。

测试解决方案
测试的要求通常强调的是测试目标在集成的不同层次上(或者各种不同元件组合起来的测试目标)的整个测试过程。传统的测试方案通常强调特定的市场。然而来自市场上对于降低成本和提高投资回报率的压力，要求测试公司提供给用户能够跨越多个细分市场或者整个市场的解决方案已是明显的趋势。
研发市场
研发市场主要集中在对参数(和物理层)和协议开发的测试。Aeroflex为该市场提供了一个完全模块化、可裁剪、软件可配置的解决方案，可以支持多路RF、模拟、数字I/O，以便设计师在混合信号环境下、在所有的接口，激励和分析被测设备的每个单元，而不受传统RF I/O方法学的限制。这对测试芯片组、开发协议等需要对多种输入信号同步控制、激励、数据捕获以及实时分析的情况来说尤为重要。
典型的测试平台包括3000(基于PXI的射频测量系统)、3400(数字矢量信号发生器)和6400(基于CPCI的移动协议/参数测试系统)系列。 IQCreator(版权所有并且不断升级的软件工具) 能够为用户提供所需波形的产生、模拟和下载功能。
图1显示了一个用6400系列平台来开发/测试无线协议的系统方案。此测试系统能模拟一个或者多个蜂窝电话/基站，并提供完全的协议支持和多个用于连接第一层和开发支持用的I/O口。而且3000和6400平台都能提供IQ Creator I/O到被测器件的连接。
从基础设施测试的角度来讲，利用TM500测试终端，早期的研发可以被大大的加快。 此设备专门用来在商业化和大批量无线终端上市之前提供给基础设施开发者和集成商。
TM500可以模拟多用户设备(目前最多支持32个)，同时提供最新的3GPP功能(包括完全的HSDPA和HSUPA)。其他新功能包括OFDM、MIMO都能够随着软件和硬件模块的升级而更新。此外，利用从现场或者试验模拟、测试结果得出的反馈信息还能提供周期性的软件代码更新。
一致性市场
一致性市场需要利用被鉴定过的平台和验证过的第三方测试案例来测试、验证基础设施和移动无线单元。
一致性测试可能是任何无线网络单元的设计验证中最重要的一个环节。 因此， 测试系统必须比被测元件精度、可靠度更高。
Aeroflex方案为测试2、2.5、3、3.5G的混合应用提供了最大的平衡，其模块化和软件可配置能力，使客户通过在测试平台上增减模块以及软件的自动识别能力，很容易改变测试的拓扑结构。丰富的DSP/FPGA模块允许对包括上行链路和下行链路的高速数据包在内的所有标准进行多层次处理。图2是Aeroflex公司为全球定位系统(GPS)提供的一致性测试系统方案。
制造市场
测试系统不但要具有高速、高吞吐率、易用性、可配置性、可测量性、可升级、小尺寸和低功耗等特性，而且要具有富有竞争力的价格和非常高的投资回报率。
尤其对于移动设备， 现在的趋势是尽量排除几乎所有的协议(除了标准的GSM和UMTS外)以减少测试的数目，同时保证那些大大简化的终试呼叫设置一旦激活后， 移动单元能够和相应的网络同步。典型的移动终端制造测试流程如图3所示。设置、测试脚本/批处理执行、数据收集和分析以及测试重新配置都可以根据需求通过本地或者远程控制来完成。
安装和试运行市场
这个特殊的市场主要和基础设施的安装、试运行和检测有关。Aeroflex 6413A是最新发布、便携式、基于CPCI、完全的Node B基站测试系统。尤其是当空中接口标准化后， Node B接口在大多数情况下，是由和通讯协议相关的版权所有的特性来表征的。 这也意味着测试设备和仪器必须包含有由不同的原始设备制造商提供的、定制的程序代码。
在Aeroflex的产品中， 由于使用了综合性的仪器类型， 因此可以利用相同的的数据进行多个同步测量。这样可以使系统获得正在运行过程的实时采样信息， 从而给用户提供分析和评估数据的精确度、可靠性和兼容相关性。

结语
毫无疑问， 对于无线市场的要求和期望正在不断的变化中。 一方面， 不断出现的标准及其相关的复杂度能够提供更多新的功能和额外的网络性能， 来满足新应用对高带宽的要求。 另一方面， 新的团体和组织正尝试着对设备进行简单化和标准化。
在移动和基础设施测试这一多频段、多标准和多模式的环境下， 应用测试就显得非常的重要。原始设备制造商和网络营运商正面临和测量和测试提供商相同的挑战：如何在高度竞争的环境下， 以低成本提供更多标准化的功能和更高的性能。Aeroflex正利用其优化的产品和特征， 加上其特殊的结构为用户提供一个清晰、有效和创新性的解决方案。