雖然目前仍有許多使用者僅利用行動電話進行語音通話以及收發簡訊，但也有愈來愈多的人會使用諸如網頁瀏覽、音樂下載和視訊串流(Video Streaming)等對頻寬需求甚高的應用。為讓這些應用達到與一般家用電腦透過非對稱數位式用戶線路(ADSL)或纜線數據機等寬頻上網所能達到的使用情境，行動通訊網路營運業者在技術升級方面一直不斷地進行投資，以維持競爭的優勢。
為解決未來對資料速率愈來愈高的需求，第三代夥伴計畫(3GPP)正著手發展長程演進計畫(LTE)專案，此為新的無線存取介面技術。目前該專案仍處於標準制訂以及先期發展階段，預計在2010年左右會開始正式推出。LTE是3GPP的UMTS技術朝全IP網路的方向演進，該規格提出的架構可增加傳輸的容量、提高頻譜使用的效率、提升基地台邊緣的效能、以及縮短延遲時間。
LTE/WiMAX呈分庭抗禮之勢
3GPP的LTE是五種主要的無線通訊標準之一，有時稱為3.9G，其他四種分別為HSPA+、3GPP EDGE Evolution、3GPP2超級行動寬頻(Ultra Mobile Broadband, UMB)--為CDMA2000和1xEV-DO的演進版，以及依循IEEE 802.16e標準的行動全球微波存取互通介面(WiMAX)。就頻譜使用的效率而言，每一種標準所設下的目標都很類似，主要都是透過較精簡、較高階的調變機制，以及多重天線技術，亦即從基本的發射和接收分集性到多重輸入多重輸出(MIMO)達成。雖然許多分析師都把WiMAX視為LTE的主要競爭對手，但LTE的發展動力不斷地增強，且是已布建完成的傳統GSM-UMTS蜂巢式行動網路的自然演進，而WiMAX技術則在發展、測試與布建方面占有領先的優勢。不管最後是哪一種標準勝出，成為市場的主流，預計LTE都會是一股不可忽視的主力。
在發展無線介面的同時，LTE也與同步發展的系統架構演進(System Architecture Evolution, SAE)計畫密切連結，試圖定義出LTE的系統架構與Evolved Packet Core(EPC)網路，SAE的目標是要簡化並加快網路與各個終端使用者設備(UE)的互動，對達成LTE多項主要的速度與延遲時間目標非常關鍵。
LTE的下鏈與上鏈傳輸將以新的無線介面來進行，而不是在既有的WCDMA技術上進一步發展新的調變機制。更具體來說，這種新的無線介面稱為正交分頻多重存取(OFDMA)技術，是下行鏈路採用之正交分頻多工(OFDM)技術的變化型態，上行鏈路則是使用單載波分頻多重存取(SC-FDMA)技術。
OFDM並不是以單一個載波來傳送高速率的資料流，而是使用大量間隔很小的正交次載波來同時進行傳送，每個次載波都是以傳統的調變方法如正交相位偏移(QPSK)、16QAM或64QAM，在很低的符號碼速率(Symbol Rate)下進行調變，結合數百個或甚至數千個次載波的方式在相同的頻寬內所能達到的資料傳輸速率與傳統單一載波的調變方法十分接近。
相較於WCDMA，OFDM可提供多項優點，包括寬頻的OFDM通道比較能抗衰減，而且OFDM的等化器設計也比CDMA的等化器簡單得多，由於長串的符號碼是以低資料速率進行傳送，並以包含循環字首(Cyclic Prefix)的保護區間(Guard Interval)分隔，因此OFDM幾乎沒有多重路徑的問題，這項特性對於在複雜的無線環境中進行傳輸特別有用。OFDM可輕易將傳送的訊號(次載波)與未關聯的射頻(RF)通道配對，因此這項技術非常適合使用多重輸入多重輸出的天線設計。
儘管如此，純粹的OFDM會產生峰均值功率比(PAR)很高的訊號，可能造成設計上的問題，而影響到終端使用者設備的電池續航力，這也是為何LTE要在上行鏈路中使用SC-FDMA這種修改過技術的原因。因為這種技術兼具單載波傳送系統如GSM和CDMA的低PAR特性，以及OFDM/OFDMA對抗多重路徑問題的能力與頻率分配的彈性。
圖1所示為OFDMA和SC-FDMA在頻率和時間上會如何各自傳送一串8QPSK的符號碼。在OFDMA的例子中，會同時傳送四個符號碼，每一個都會以適當的QPSK相位，對各自的次載波進行調變。每個資料符號碼在一個OFDMA的符號碼週期中，會占用15kHz的頻寬。符號碼週期結束後，在下一個四個符號碼的符號碼週期抵達之前，會插入包含循環字首(CP)，即重複符號碼的第一個部分的保護區間。在SC-FDMA的例子中，會依序傳送資料符號碼，由於這個例子牽涉到四個次載波，因此會在一個SC-FDMA的符號碼週期中，依序地傳送四個資料符號碼。較高資料速率的符號碼須使用四倍的頻寬，因此每個資料符號碼會占用的頻寬為60kHz，而不是15kHz，在傳送完四個資料符號碼之後，會插入一組CP，但須注意的是，OFDMA的符號碼週期與SC-FDMA相同。
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| 圖1 OFDMA和SC-FDMA的符號碼傳送範例 |
混訊量測挑戰大 導入新設備勢在必行
與從前的WCDMA和現在的HSPA相同，LTE的UE晶片組在設計時都想盡可能使用長一點，這樣才能讓製造商有較長的時間可回收龐大的投資成本，儘管晶片組所能支援的資料速率會比UE在網路上真正能達到的速率快得多，但設備供應商仍然必須確認其在最高的額定速率下可正確運作。
專為解決LTE新需求所設計的量測產品與解決方案須支援新的量測方法，才能應付混合類比/數位訊號的射頻測試之需，其基礎包括基地台採用的CPRI和OBSAI標準，以及UE使用的DigRF和MIPI D-PHY介面技術，其中並移除或隱藏傳統的測試介面。以前只須處理RF的設計人員現在也須學習新的方法，才有辦法進行特性量測，而進行這些新的量測所需的工具包括系統模擬器、碼型產生器、邏輯分析儀、訊號產生器、訊號分析儀及發展通訊協定所需的網路模擬器等。
(本文作者為安捷倫無線通訊事業部LTE專案經理)