B4G、5G技術規格現形　小基站/LAA測試需求搶先爆

後4G(Beyond 4G, B4G)與5G量測技術大戰火熱開打。為提高行動網路傳輸速率和頻譜利用率，通訊晶片商和設備業者正積極布局LTE R12版以後的B4G和5G技術，並率先聚焦小型基地台雙連線(Dual Connectivity)、LTE輔助授權接入(LAA)兩大技術，因而吸引一線儀器供應商競推相關測試設備和軟體，點燃首波戰火。

LTE R12/13版興革　行動網路技術大添新意

3GPP於今年首季發布最新的LTE R12版標準，引進小型基地台雙連線、LTE輔助授權接入等前瞻技術規格，已順勢揭開B4G、5G異質網路發展序幕；相關電信營運商、設備業者、晶片廠和儀器商也將2015年全球行動通訊大會(MWC)視為B4G、5G前哨戰，競相推出解決方案，因而掀動新一波行動通訊研發和量測需求，吸引儀器商積極卡位。

國家儀器(NI)技術行銷經理潘建安表示，LTE R12聚焦五大層面的技術演進，分別為小型基地台雙連線、LAA、LTE機器類型通訊(MTC)、三頻/混頻載波聚合(CA)，以及多重輸入多重輸出(MIMO)天線波束成形(Beamforming)。其中，LAA與CA著重頻譜資源的有效利用及提升效率、雙連線在於擴展網路覆蓋率和彈性、MIMO波束成形用以提高基地台傳輸速率；相較於前幾類技術，MTC屬於較特殊的發展路線，用意在建構低成本、低功耗網路，以支援機器對機器(M2M)、裝置對裝置(D2D)應用。

安立知業務暨產品技術支援部門資深應用工程師黃昆輝(圖1)亦認為，5G標準正式底定雖然還需一段時間，但從業界現階段的技術布局動向，已可窺見5G將形成大小型基地台融合組網的異質網路架構，並逐漸導入協調多點傳輸(CoMP)、自組織網路(SON)等網路管理方案，甚至是新的射頻(RF)調變技術，藉以大幅提升現有LTE、LTE-Advanced網路的傳輸效率與擴充彈性。

圖1 安立知業務暨產品技術支援部門資深應用工程師黃昆輝(左)，因應B4G、5G規格，儀器解調頻寬須隨之升級。右為安立知業務暨產品技術支援部門資深應用工程師陳世昌

Anite產品總監James Goodwin(圖2)補充，LTE R12透過LAA、小型基地台雙連線技術，將異質網路概念做出更明確的定義，因此業界也將這兩項解決方案列為目前的發展重點，以及未來接軌5G標準設計的重要跳板。然而，LTE的新規格對儀器商而言，除須提供符合標準的通訊協定分析方案，還要針對特定使用頻率優化RF收發器架構，將引發新一輪儀器設計競賽。

B4G/5G競技開跑　小基站/LAA測試掀激戰

黃昆輝強調，因應萬物聯網的需求，B4G、5G發展路線已不再是單純地追求高速率，而是要達成「網路最佳化」，促進小型基地台重要性與日俱增；而小型基地台也正加速轉換為256QAM調變機制、2×2 MIMO以上天線等規格，並可望導入可與大型基地台協作的雙連線技術。

圖2 Anite產品總監James Goodwin認為，LTE MTC對傳輸速率、頻寬要求不高，但將更加注重功耗分析。

是德科技(Keysight Technologies)資深專案經理吳建樺(圖3)指出，雙連線技術係藉由大、小型基地台各自發射不同頻率訊號來支援一部行動裝置，進而解決基地台相互干擾問題，並提升頻譜利用彈性及網路覆蓋率；不過，這也意味著儀器須同時打出兩個訊號，且整個測試環境的同步要求將更為嚴格，因此是德正加緊布局內建多個RF收發器的模組化儀器，並搭配相關的測試程式和通訊協定軟體，以構築完整的小型基地台雙連線量測方案。

與此同時，考量LTE頻譜日漸不敷運用，高通(Qualcomm)與愛立信(Ericsson)、諾基亞通信(Nokia Networks)與T-Mobile等廠商已相繼展示LAA技術，期將無線區域網路(Wi-Fi)的5GHz頻段納入LTE載波聚合(CA)的一環，擴增行動網路頻譜資源。吳建樺認為，LAA可說是載波聚合加Wi-Fi卸載(Offloading)兩大技術的進階版，也是未來3GPP LTE R13可望納入之多重無線接取技術(Multi-RAT)的墊腳石，進一步改善頻譜利用率和網路接取效率。

然而，黃昆輝分析，LAA亦將引發儀器軟硬體功能升級，以及相應通訊協定驗證挑戰；為滿足LAA更寬的頻率範圍及多元頻段測試需求，安立知也加碼研發軟體定義(SD)架構儀器，以達成彈性配置和編程功能，協助晶片、系統工程師加速開發產品。

圖3 是德資深專案經理吳建樺指出，4G、B4G技術規格標準快速演變，儀器商的軟體設計功夫將更形重要。

Goodwin指出，為迎合晶片商、系統廠開發LTE R12版標準產品的需求，儀器業者正競相拓展RF儀器效能和測試程式陣容。以Anite為例，近期已提出RF擴充接口(Extend RF Port)設計概念，可將原先大多在3GHz以下頻率的LTE RF測試接口，提升至5.7GHz範圍，進而滿足LAA測試需求。

吳建樺則提到，由於5G將沿用許多4G標準規範，因此是德也不遺餘力部署LTE最新R12版本測試方案，並馬不停蹄投入研究下一版R13將提出的Multi-RAT測試方案，以提升行動網路接取效率和擴充容量、覆蓋率的彈性，全力為通訊晶片和系統廠搭建4G到5G的橋梁。

三頻/混頻CA布建旺　R&S搶推一站式測試系統

LTE R12版中，除眾所矚目的雙連線、LAA技術外，增強型的多頻載波聚合和MIMO亦是晶片商、電信設備業者研發焦點。羅德史瓦茲應用工程支援部經理林志龍(圖4)表示，由於各國電信業者均面臨頻譜資源零散的問題，無法在單一頻段提供足夠的LTE、LTE-Advanced網路傳輸頻寬，因此正積極透過雙頻、三頻，甚至是四頻或TDD/FDD混頻載波聚合的方式，將手中頻譜資源做最有效的利用。

圖4 羅德史瓦茲應用工程支援部經理林志龍提到，該公司已開始與合作夥伴投入四頻載波聚合測試。

林志龍強調，北美、日本及韓國主要電信業者在2014年即投入建置R10/R11版LTE-Advanced網路，以及雙頻載波聚合方案，促進網路傳輸速率達到LTE Cat. 6、300Mbit/s水準；進入2015年，上述業者的發展目標更進一步鎖定三頻/四頻載波聚合技術，期搶先實現峰值傳輸速率分別高達450Mbit/s、600Mbit/s的LTE Cat. 9/11規格，因而也刺激4G晶片商加緊研發。

不過，三頻/四頻載波聚合因頻寬、速率激增，也連帶影響量測方案的設計轉變。林志龍坦言，以單台4G綜合測試儀支援三頻/四頻載波聚合有一定的困難度，因此該公司計畫在今年第二季發表CMW Flexx控制器，用以串連兩部CMW500綜合測試儀，組成多頻/混頻載波聚合測試系統，達成最高四頻(20MHz×4)、8×8 MIMO、600Mbit/s峰值傳輸速率的行動寬頻訊號產生及分析效能。

羅德史瓦茲寬頻及基礎儀表量測部業務經理莊美華補充，目前三頻、四頻和TDD/FDD混頻載波聚合都還在研發階段，因此須經過層層的信令(Signaling)測試以驗證設計可靠度，預期今年底左右商用解決方案才能出爐，並逐步推向產線端；屆時亦可望興起另一波非信令產測設備的市場導入需求。

不同於羅德史瓦茲以多部儀器打造測試系統的方式，是德近期則發布新款多通道相位同調PXIe向量訊號分析儀(VSA)和向量訊號產生器(VSG)，讓工程師加速開發並驗證需多個時間同步或相位同調通道的最新無線設計，包括多頻載波聚合、8×8 MIMO空間多工及波束成形等。

自LTE R12版發布以來，通訊晶片商、電信設備廠無不加緊展開B4G產品研發，進而挹注龐大的RF測試設備需求動能；為搶占市場先機，儀器供應商也紛紛祭出相關量測解決方案，市場戰火一觸即發。