4G LTE測試技術與應用技術

測試技術以TD-LTE(LTE-TDD)為切入點,亦會包括LTE-FDD,並以LTE-A為目標。建立4-stage測試程序,包括Conformance、IOT、MIMO OTA及Field Trial。 應用技術以智慧型裝置行動擴增實境為主軸(Smart Device-Mobile Augmented Reality; SD-MAR),其中包括Navigation Application for Indoor Environment、Navigation Guide for Outdoor Environment及Collaborative Urban Design。

測試技術

本實驗室之核心重點測試技術研究開發共有四階段,包括第一階段「模擬射頻與協定一致性測試 (Conformance Test)實驗場」、第二階段「實測實驗場真實基地台互通性測試 (Interoperability Test; IOT)」、第三階段的「天線OTA 量測 (Over-The-Air Test)MIMO OTA實驗場」,以及第四階段「校園路測Field Trial真實實驗場」。希望以TD-LTE為切入點,讓測試環境與LTE終端產品研發程序趨於一致,以便國內終端通訊產品業者在產品輸出至中國大陸市場時前能有pretest環境。而終極目標則是以國際市場普遍採用之4G行動寬頻測試技術研發為目標。

第一階段實驗場一致性測試利用基地台模擬器透過RF Cable與終端裝置(UE)串接,模擬器後端連接應用程式伺服器,以測試終端的基本功能是否正常、是否有符合標準規範。在UE與基地台模擬器之間可以串接訊號分析儀等設備協助分析,屬於產品開發驗證階段的實驗平台,如果通過則可進入第二階段。第二階段的實驗場互通性測試利用實際基地台與核心網路測試終端裝置,在實測實驗場中除了功能測試以外,效能測試與互通性測試也是第二階段的重點之一。

因為各家廠商對標準的解讀可能有所不同,故不同廠商的終端與局端設備不一定能正確地溝通或造成效能低落等現象。因此第二階段測試時終端與基地台之間的介面可以視需要選擇Cable或Air Interface,以觀察互通性與效能方面的問題。第三階段OTA Test是要量測終端裝置整合天線後的整體表現,測試環境包括無反射電波暗室及通道模擬器,此測試環境可以調整基地台所送出的訊號強度以模擬相對距離,並產生車載移動行為或室內環境所造成的都普勒效應與多路徑效應等影響。第四階段則是在交大建立商用等級之實驗網路,提供學生網路環境,讓終端產品廠商有真實路測環境可使用。值得一提地方,在於第四階段路測過程中可使用通信協定分析工具對真實世界無線通道情況進行紀錄分析,然後將分析結果輸入第三階段OTA測試環境來進一步重製出真實世界路測通道環境,此方法技術預期可大幅降低電信營運商及終端設備商所需耗費的路測成本。

應用技術

擴增實境(Augmented Reality,簡稱 AR),是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度並加上相應圖像或文字的技術,這種技術的目標是在螢幕上把虛擬世界及額外資訊套用在現實世界並進行互動。而Mobile Augmented Reality (MAR)則是將AR技術運用於智慧型行動裝置。下圖例子是擴增顯示了該書藉在網路書店上的價格資訊。

3G/3.5G行動通訊系統傳輸速率(Data Rate or Throughput)太低,且整體系統延遲太長,以致MAR無法做到即時性和滿意的互動,是故也無法有效的運用雲端伺服器之龐大運算能力和大量資料儲存的功能。而4G LTE具有下列四種特性:

  1. High data rate (Throughput) – 15 Mbps ~100 Mbps
  2. Low delay (Latency) – 20 ms ~ 40 ms
  3. High mobility – 350 km/h ~ 500 km/h
  4. IP-oriented


圖一表達在現有之3G/3.5G行動通訊網路架構下,執行MAR應用程式的過程圖,在此情況下智慧型裝置(smart devices or terminals, SD)須負責所有的運算,而圖二則為在4G LTE的環境下使用了雲端運算和儲存功能,將可大幅度的改善圖一的限制,使得系統由standalone的架構轉變為client-server的架構,促使未來研發的MAR應用,會更多更好且更有彈性。

上述4G LTE優點可做到即時且精準之導覽系統,實驗室將進一步研究如何有效的調配Downlink 和Uplink 的頻寬比率,以及藉由創新的網路架構與系統,將可使寬頻行動網路之QoS更能滿足使用者經驗QoE。