UHD传输炙手可热 LTE/11ac测试需求扩大

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  超高画质(UHD)影音传输热潮正带动802.11ac芯片朝160MHz频宽升级,因此量测仪器商正力推具备160MHz频宽的向量讯号分析仪(VSA)及向量讯号产生器(VSG),协助芯片商抢先卡位4K×2K影音无线通讯传输商机。

  

  图1 安捷伦已针对160MHz频宽的802.11ac芯片版本推出VSA/VSG量测方案。
图由左至右依序为安捷伦***区总经理张志铭、全球解决方案伙伴经理
Joseph Kovacs以及亚太区无线通讯事业部市场开发经理梁雄峰。

  安捷伦(Agilent)亚太区无线通讯事业部市场开发经理梁雄峰(图1右)表示,在超高画质影音时代,消费者欲传送的资料量愈来愈大,带动多通道、多频率範围、高频宽芯片的测试需求持续加温,例如今年802.11ac芯片频宽以80MHz为主,但明年开始将出现160MHz版本,未来更将朝向 500MHz方案迈进(表1)。

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  有鉴于此,安捷伦推出模组化PXIe向量讯号分析仪,可提供高达160MHz频宽,而向量讯号产生器则内建40MHz频宽,可升级为100MHz或160MHz,并利用即时硬体重取样(Resampling)技术执行高速调变分析。

  梁雄峰指出,研发端与产线端采用量测仪器时最大的差异在于,后者大多考量预算及机台占位空间,倾向采用模组化方案,但工程师却常遭遇量测结果与研发端大相迳庭的窘境。为协助采用模组化向量分析仪的工程师突破技术瓶颈,安捷伦提供与桌上型分析仪相同的量测应用软体,以相同的量测演算法及介面,让工程师快速比对产线与研发阶段量测资料,节省开发测试系统所需的时间。

  据了解,安捷伦X系列量测应用软体支援主要无线通讯和连接标準,包括长程演进计画(LTE)、全球行动通讯系统(GSM)、宽频分码多重存取 (WCDMA)和802.11ac等,因此客户毋须将仪器送回塬厂或更换硬体元件,即可立即测试最新通讯标準,及时推出宽频功率放大器、前端模组、收发器等产品。

  值得一提的是,安捷伦向量讯号分析仪采用功率和射频切换技术--Fastune,藉由调整数位基频功率位準和频率偏移,维持振幅和相位校準準确度,可大幅缩短量测时间,协助客户在产线量测过程中降低测试成本。

  事实上,无线芯片商因应超高画质影音串流需求,不仅积极研发更高频宽的802.11ac芯片,亦将智能手机基频处理器的规格由3G逐渐升级至4G LTE,而中国大陆中低价智慧手机正快速崛起,带动的LTE量测商机亦不容小觑,然而,中低价手机若导入LTE芯片,将带给手机厂更严峻的量测成本考验。

  中低价手机崛起 LTE量测成本挑战遽增

  中国***年底将针对TD-LTE市场释照,届时将带动一波中低价手机导入LTE芯片的热潮,然而,在手机持续低价化的浪潮下,如何在同样的量测投资成本下提高测试产能,已成为中国大陆手机厂的首要之务。

  工研院产经中心(IEK)电子与系统研究组系统IC与製程研究部研究员蔡金坤表示,全球智能手机市场成长速度将趋缓,其中,高阶手机出货成长速度不较以往快速是主要原因,不过,相反地,中低价市场成长力道却有逐步增强的趋势,至2015年100-300美元价格区间的手机将超过六成市占、跃居主流(图 2)。值得关注的是,100美元以下的智能手机出货量成长将十分迅速,其2011-2015年出货量将由五百万支劲扬至一亿五千六百万支,年复合成长率 (CAGR)高达134%。

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  图2 2011∼2015年全球各价位智能手机出货比重分析 资料来源:工研院IEK(09/2013)

  据了解,应用处理器大厂高通(Qualcomm)、辉达(NVIDIA)、联发科、博通(Broadcom)、展讯、锐迪科、联芯及迈威尔 (Marvell)皆已提前在300美元以下中低价手机市场卡位,而高通、辉达、博通及迈威尔等也已量产LTE整合方案,因此,待今年底中国***正式释出4G执照,上述厂商将可以整合型方案进攻中低价市场,为营收表现增添动能。

  

  图3 莱特菠特业务协理陈文豪(左)指出,大中华地区仍然是
今年该公司的重要布局市场。右为莱特菠特应用工程技术部经理朱绍华

  莱特菠特(LitePoint)业务协理陈文豪(图3左)指出,中国大陆智能手机市场呈现M型发展,以华为、中兴等品牌为主的高阶手机厂商,欲开发属于自己的处理器,以树立产品差异化优势,因此对量测仪器投资需求高,甚至有专属测试团队;相反地,中低价市场的白牌手机厂商则追求少量多样,多半以联发科或其他处理器厂商的公板设计手机,且对量测仪器的需求则受限于预算,多半的量测需求是短时间内高产能,以因应移动装置生命週期短的特色。

  莱特菠特应用工程技术部经理朱绍华(图3右)分析,儘管智能手机持续朝低价化发展,手机厂仍须因应手机通讯技术的世代移转,投入更多的量测仪器预算,而相较于3G量测方案,4G LTE量测复杂度提升五倍之多,其中包含更多的频率、天线、数据分析等,因此,仪器厂商须在同样量测预算内,提供更具成本效益的LTE量测方案。

  朱绍华进一步指出,相较于传统的信令(Signaling)测试方案,莱特菠特的IQxstream解决方案采用非信令测试技术,可让仪器执行序列式及平行测试,为客户省下高达75%的测试时间,产能约传统测试仪器的六倍,手机厂利用该方案可提升旗下产品量测投资效益。

  陈文豪认为,虽然目前偏好一台机器四个待测物(DUT)、对量测方案产能有极高需求的仍多属于高阶智能手机厂商,不过,随着中低价智能手机逐渐崛起,即便是白牌厂商亦须由单一待测物量测方案升级至多重待测物方案,以提高测试产能,方能在市占竞赛中拔得头筹。

  值得注意的是,随着影音串流应用逐渐普及,工业电脑及汽车品牌厂商也对该应用展现高度兴趣,希望将LTE导入旗下产品,提供消费者华丽的影音飨宴。

  工规手机/汽车争相导入 LTE量测商机火速延烧

  过往多半是网通厂或电信商对LTE的发展较为积极,但由于LTE应用商机诱人,因而吸引传统工业电脑(IPC)大厂也开始导入,研发工规LTE手机并抢攻汽车电子市场。

 

  图4 安立知业务暨产品技术支援部门副理杜建一表示,
工业电脑厂商及品牌车厂双双跨入LTE市场,对量测仪器商而言将是拓展营收的重要契机。

  安立知(Anritsu)业务暨产品技术支援部门副理杜建一(图4)表示,工业电脑大厂以前只做电脑主机板及模组化产品,但为进一步拓展其营收来源,已藉由吸引手机厂人才引进LTE模组设计技术,欲开发工规LTE手机以及汽车LTE相关模组,拓展新事业版图。

  据了解,物流业者及工厂对具备高稳定度的工规LTE手机需求若渴,而另一方面,不仅奥迪(Audi)已于最新的S3 Sportback车款中导入LTE通讯系统,未来通用汽车(GM)、宝马(BMW)、宾士(Mercedes-Benz)等知名品牌车厂皆计画于新车当中内建LTE通讯功能,欲利用LTE网路实现更丰富的车载资通讯(Telematics)服务。

  事实上,欧洲将于2015年启动汽车紧急通报救援(eCall)系统,采用GSM亦即俗称的2G传送求救讯息,因此,未来欧洲仍将是2G、3G、LTE并行的状态。不过若将场景搬至美国,由于频谱资源愈来愈吃紧,电信业者如威瑞森(Verizon)、Sprint及T-Mobile等皆已开始研议将2G系统关闭,并协助所有客户转移至3G及LTE网路,因此,未来LTE商机将开始于美国市场火速延烧,并拓及更多的应用领域。

  看好LTE未来应用发展,知名工业电脑大厂正戮力开发工规等级的LTE手机以及汽车嵌入式LTE通讯系统,欲以耐高温、震动、高湿度,拥有高讯噪比(SNR)等抗严苛环境的特色,吸引工业、汽车客户青睐。

  杜建一指出,如此的发展趋势不仅对工业电脑厂商而言是开拓蓝海的重要契机,对量测仪器厂商而言亦是建立业务往来的好机会。由于工业电脑厂商过往不具备射频 (RF)元件的模组整合经验,仅能从手机品牌厂或代工厂延揽人才,但碍于人手不足,难以自行进行整体的量测仪器操作并撰写客製化软体。 有鑑于此,安立知为工业电脑大厂提供一整套的量测仪器服务,包括提供仪器、测试软体以及测试法规的研读等,结合客户自有的严苛环境测试工具如烤箱,以及安立知的量测仪器,加速工规LTE手持式装置以及车用LTE通讯系统开发效率。

  儘管LTE技术发展已十分成熟,且于各种应用市场中遍地开花,不过,若要实现更高品质的影音串流,于移动装置中导入进阶长程演进计画(LTE-Advanced)技术已势在必行。

  LTE-A市场萌芽 CA/eICIC量测选项出炉

  全球多家电信商已展开LTE-A布建计画,包括Verizon、AT&T、T-Mobile、软银(Softbank)及Sprint等多家电信商皆已指出在不久后的将来即将推出LTE-A商用化服务。

  市调机构ABI Research研究报告指出,2018年全球LTE用户将达十四亿六千七百万,其中LTE-A用户将占34%的比例,而其他42%及24%的使用者则分别采用LTE-FDD及LTE-TDD两种服务。

  ABI Research首席分析师Nick Marshall认为,LTE-A布建将分阶段拓展,电信商首先将导入载波聚合(Carrier Aggregation, CA)技术,紧接着再完成增强型蜂巢式区域间干扰协调(Enhanced Inter Cell Interference Coordination, eICIC)以及协调式多点传输与收送(Coordinated Multiple Point, CoMP)功能,甚至是增强版的多重输入输出(MIMO),上述特色将有助于电信商提供更符合高负载资料传输的技术需求。

  ***罗德史瓦兹应用工程支援部经理林志龙表示,针对LTE-A技术演进,罗德史瓦兹CMW500通讯协定测试仪推出LTE-A下行网路载波聚合软体选项,让客户以既有平台针对不同电信商要求的不同频宽频段进行组合,增加频谱使用率,且相较于其他方案须以机器堆叠完成载波聚合测试,罗德史瓦兹仅需一台 CMW500即可完成所有LTE-A测试。

  事实上,现阶段能提供支援LTE-A功能的芯片厂仅有高通一家(图5),提供的方案虽仅能支援两个频段各10MHz的频宽,不过,电信商为避免频段塞车问题,将倾向采用LTE-A芯片,确保遇到频段干扰时可切换频段,即使通讯频宽利用载波聚合技术后与LTE方案几无差距,仍可保持通话弹性,且在未来载波聚合技术仍将持续演进,LTE-A最高将迈向100MHz频宽规格。

  

  图5 三星Galaxy S4已采用高通支援LTE-A通讯功能的处理器。

  林志龙指出,罗德史瓦兹CMW500将协助芯片商依据LTE-Advanced Release 10的规範进行测试情境定义,包含实体层(PHY Layer)、协定堆叠及传输量的测试及验证,电信业者所需的任何情境都可以在实验室中模拟及测试。此外,CMW500可模拟LTE-A网路下的两个基地台,工程师仅须结合两台CMW500即可进行LTE-A网路的换手(Handover)测试,验证无线网路装置于LTE Release 10下行网路载波聚合的连续覆盖行为。

  与此同时,Anite看好eICIC技术量测商机,抢先发表支援eICIC的LTE-A设备测试解决方案。该方案基于Anite开发工具(Development Toolset),目前已完成对该测试能力的验证,可协助客户加速LTE-A设备的测试部署。

  Anite验证eICIC特徵的开发工具套件,可以让用户在贴近真实的LTE-A网路的测试环境下,更快地验证复杂的场景。LTE-A设备製造商可藉此特色重复且高度控制LTE-A量测模式,对设备进行广泛且严苛的测试,可望显着降低开发时间与成本,加速LTE-A设备上市时程。

  伴随着LTE及802.11ac技术规格推陈出新,量测仪器商无不火力全开,推出相对应的量测方案,在新一波的量测商机中提前卡位。不过LTE-A及更高频宽的802.11ac方案量测难度亦节节攀升,各大仪器商将在这波商机中提出什么样的竞争策略,值得业界拭目以待。

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