由3G演進到3.5G，除因應2G/3G/3.5G跨平台整合技術之外，導入其他無線功能，促使平台朝向高度整合，其射頻、訊號干擾及不同通訊系統漫遊機制等，已成為頭痛的問題，因此量測業者必須確實掌握3G/3.5G技術動態，提供更多元化、彈性化以及完整訊號測試等方案。
全球電信業者積極推動3G(WCDMA)市場，目前手機除具備3G系統之外，也同時導入GSM通訊系統，在此多模系統的架構下，也讓手機成本居高不下。 3G屬於Release99(R99)標準規格(表1)，傳輸率只達384kbit/s，造成服務應用備受局限。自2005年起，美國電信業者推動 3.5G(或稱為HSDPA)通訊系統，渴望透過傳輸率的提升，導入更多影像服務。雖然目前市面上可購買的3.5G網路卡大約只達1.8Mbit/s速率，但未來將延伸至14.4Mbit/s。3.5G在3G基礎架構下，可進行許多功能變革，如調變方式、重傳機制建立以及提升傳輸速率。由於3.5G更強調數據資料傳送，除了既有的語音服務之外，將可擴展更多影音服務，以發揮3.5G最佳優勢。
未來，因應第三代無線通訊聯盟(3GPP)所推動的長期演化(LTE)計畫，其3.9G測試項目，預期可下載達100Mbit/s，上傳達 50Mbit/s的速率，3GPP也將於2007年正式公布相關規範，如在高速鐵路行進的環境下，傳輸率不可低於100kbit/s，以避免訊號遺失現象產生。
以台灣3G/3.5G產品市場情況來說，手機製造仍以2G/2.5G通訊系統為主，但已陸續導入3G/3.5G手機生產，預計2007年3G手機市場將大幅成長。台灣目前95%手機製造主要採用全球行動通訊系統(Universal Mobile Telecommunications System, UMTS)系統，目前全球手機通訊系統主要區分為UMTS以及CDMA2000，後者並非台灣所運用的系統，除少數國際手機大廠訂單，如PDA手機。其中台灣UMTS手機有60%屬於低價手機，其他為高階手機。
3G/3.5G衍生量測挑戰
從早期2G演進而來的3G/3.5G技術，使得測試解決方案更為複雜化且困難，如設計端、先期符合性測試(Pre-Conformance)、符合性測試 (Conformance)、生產製造(Production)等項目，並進一步衍生訊號干擾、測試架構(設計端)、測試時間(產線端)等問題，其中先期符合性測試在於協助設計端確認產品效能；符合性測試則必須通過電磁干擾(EMI)、電磁相容(EMC)等安規測試；設計端則使用訊號產生器以及頻譜分析儀進行產品測試。上述多樣化的測試，也促使量測儀器業者在測試方法上各顯神通。
台灣羅德史瓦茲(Rohde & Schwarz, R&S)系統應用工程部經理曹維陵表示，有關3G/3.5G訊號干擾問題，由於3GPP已有所規範，其中干擾訊號可分為Wanted Signal、Un-wanted Signal以及射頻訊號(CW)等方面。Un-wanted Signal代表不同系統訊號，顯示3G、2.5G或者不同無線技術訊號同時存在；射頻訊號則為純粹的訊號，並不包含調變的部分。此外，除了大自然或者電台等訊號干擾源之外，也衍生多重路徑干擾問題，如基地台與手機之間，訊號可直接傳送或遭遇建築物等阻礙，不同訊號傳送的時間會有所落差，所以手機(待測物)必須能夠準確判斷何種訊號必須接收或不接收，這也影響訊號接收品質的好壞，以及手機抗訊號干擾的基本能力。
一般來說，可運用行動通訊認證測試系統，進行基地台訊號路徑模擬，如運用訊號產生器模擬第二個基地台，R&S的訊號產生器可提供兩組射頻路徑，因此就可模擬兩個基地台訊號，再運用射頻訊號產生器，確認手機在訊號產生干擾時，也可符合標準規範。
安捷倫(Agilent)電子量測事業群行銷處市場專案經理徐正平(圖1)表示，3GPP所規範的GSM/3G互通性，其中漫遊功能則由系統業者提供參數，做為訊號測試的參考依據、GSM或3G通訊系統選擇條件，可促使通訊系統訊號更為穩定、同一網路使用人數控制等機制。基地台測試方面，可運用原有的儀器，加入不同功能測試軟體，如調變方式等，就可符合測試需求。
當某一地區建置通訊系統時，如原先已有GSM系統，則可選擇UMTS，無任何通訊系統的地區可選擇CDMA2000或是直接布建3G網路。由於GSM調變方式較為簡單，GSM手機成本較低，且技術門檻較低，反之CDMA2000調變方式較為複雜，造成手機成本居高不下。特別是GSM基地台調變較為複雜， CDMA2000則較為簡易，考量市場實際條件，選擇最佳的通訊系統，將成勝出市場的關鍵。
太克科技(Tektronix)業務部協理丁偉凱(圖2)表示，目前台灣3.5G仍在測試階段，大型營運商已先行布建基地台，並進行小區域測試，以確認設備之間互通穩定度。3.5G使用者仍未獲得實際服務，互通測試將成未來大量步建的依據。在基地台設備方面，由於網路製造商，如易利信、諾基亞等，技術規格為各家所擁有，雖然同樣在3GPP規範下，但演算法及傳輸方式並不完全相同，成為系統互通的一大瓶頸。因此，必須用儀器尋找互通問題所在，如漫遊間的壓縮模式，由3G轉換到2G的瞬間，3G如要斷訊，2G必須迅速進行訊號接收，因應方式為3G轉換至2G之前，當訊號已十分微弱，通訊系統可被提前通知，讓 3G的資料量擴增(傳輸速率增加)，促使資料量可先行傳送出去，才可讓通訊系統切換的的瞬間，所傳送的資料不會遺失，儀器可測試通訊系統在轉換之間的啟動以及關閉動作是否正確。
3G朝向3.5G量測變革
3G/3.5G測試項目皆須符合相關組織的規範，包含射頻以及通訊協定，射頻部分須符合3GPP的34.121規範，通訊協定則為34.123。其中，射頻測試較偏向物理參數，如頻率和功率；通訊協定則偏向軟體項目測試，以手機運作功能為主軸。上述兩項測試項目，必須透過如訊號產生器、頻譜分析儀以及綜合測試儀，如要從設計端進行先期符合性測試與符合性認證測試時，必須經由整體測試系統，才能獲得更精確的測試結果。
當3.5G運作時，由於3.5G導入各種多媒體功能，即使射頻及通訊協定可符合測試規範，但龐大資料量傳輸時出現問題的可能性也會增加。當更多影音服務功能導入手機之中，3.5G服務將增加更多線上即時影像功能，如未來運用3.5G與保全及大眾通訊技術整合時，為確認使用者功能皆可正常運作，未來應用測試 (Application Test)比例將會逐漸攀升。
曹維陵指出，當硬體無法滿足測試需求，必須依靠軟體輔助，以應用測試來說，包含多媒體訊息(MMS)、一按通(PoC)、手機聊天室(IMPS)、VoIP等服務，過去，3G測試強調射頻以及通訊協定，而演進至3.5G的應用測試可更貼近使用者習慣。另一方面，由3GPP所規範7個層級 (Layer)的通訊協定，其中，L3(Layer 3)以下包含射頻及通訊協定等測試項目，例如多媒體訊息功能則是須在L7頂端進行測試。L7應用測試可在各種不同無線技術架構下進行測試，以確認應用服務可正常運作，與L3在何種無線通訊下測試大不相同。目前應用測試也由開放式行動聯盟(Open Mobile Alliance, OMA)加以規範，並且公開相對應測試項目。
3GPP為UMTS規格定義之組織，不同規範以不同版本制定，其中3.5G在R5上定義，R6則定義高速上傳封包存取(HSUPA)。對於量測業者來說，訊號取樣率頻寬的大小，成為取樣率快慢的關鍵。徐正平指出，量測業者須確認取樣頻寬能否符合需求，取樣之後的訊號分析速度快慢則取決於儀器的DSP處理效能，相較於在個人電腦上進行訊號分析，運用單儀器硬體可達更快的訊號處理速度。當其他無線技術整合至3G/3.5G手機，必須確保漫遊切換穩定度，產線所採用的方式，則為部分功能測試；在設計端，則須進行所有項目測試，缺一不可。當手機所有無線通訊共同運作時，訊號干擾以及接收器干擾的可能性大幅增加，雖不在同一頻段運作，但仍有部分干擾源會流入手機中，造成接收靈敏度下降。當不同無線技術訊號產生干擾時，可運用隔離的方式，將不同無線技術元件置放在模組不同地方，運用距離讓電磁波衰減，避免訊號干擾情況產生。
太克科技業務部技術經理李保奇(圖2)表示，當3G轉換至3.5G基地台建置時，主要偏重軟體技術的導入，目前台灣3G版本主要購買R99及R5版本。 3.5G技術架構主要分為射頻以及網路部分，射頻為解調變的改善，網路端則支援演算法配置的改變，此外，核心網路將完全採用IP形式，運用IP訊號進行傳送，這對於網路業者以往不完全運用IP形式，增加許多技術困難性，如轉換至IP化的過程，須經過多重路徑測試，才能符合3.5G標準規範。此外，網路全面 IP化，對於網路端產生劇烈變化，傳統2G/2.5G網路設備分成電路交換和封包交換兩大類，未來3.5G所有核心網路只有IP封包進行連線及傳送，使得基地台設備必須全面汰換，以符合下世代網路(Next Generation Network, NGN)主流。而NGN主要在於將不同通訊系統放在核心網路進行整合，全面以IP為主軸的網路架構，造成電信業者基地台機房設備須全面更換，汰換的過程就必須不斷測試，以確保網路系統運作的穩定度。
3G/3.5G量測多樣化
固緯電子通訊研發事業處協理廖獄儒(圖3)表示，3G/3.5G測試項目可分為網路端及產品端，手機基頻測試方面，可運用示波器；射頻測試方面可運用頻譜分析儀、訊號產生器等，綜合測試儀則用於手機通訊測試，另外，3G/3.5G手機另一個重要測試則是驗證測試，手機產品必須符合完整規範測試，如軟硬體功能。
在同一頻段上運行多種無線技術，將產生干擾的問題，如何改善射頻訊號測試精準度，成為一大課題，如運用跳頻、展頻及編碼等。
致茂電子(Chroma)創新技術研發中心專案經理黃雪樵(圖4)表示，該公司所提供的衰落模擬器，具備寬頻檢測能力。現今手機均內含兩種以上的操作頻率，產生測試系統操作共容性以及相互干擾可能性，並可讓客戶產品更加符合市場預期。由於上述多種無線技術各自獨立，無法達到同步化，建構每個無線服務需要更多的訊號源，而訊號源間可能會產生不可預期的內調變干擾源，因此必須依靠品管端掌握。
在GSM/3G/3.5G系統進行整合時，除基地台的升級之外，手機方面也須符合3GPP的34.123強制性規範，如3G的越區切換(Inter System Handover, ISHO)測試，手機在3G網路中找不到訊號時，可直接漫遊接取2.5G通訊系統。
當通訊測試進行時，2G語音編碼速率是固定的，但隨著3G環境變化而調整語音編碼速率，語音編碼速率越高，語音品質也越好，此一語音編碼技術稱為WB- AMR(Wideband Adaptive Multi Rate)。為了符合市場需求，R&S儀器也提供WB-AMR的CMU-K46軟體，針對不同的通訊條件，較接近基地台時，訊號較穩定，可提供較良好的語音編碼速率，基地台較遠時，則可支援較低速率的語音編碼條件，成為3G技術特色之ㄧ。
當手機導入多種無線技術，除整合複雜度大幅提升，如何確認多種無線技術功能可同時運作，將是一大挑戰。而相容性測試(IOT)正是上述問題的測試指標，包含技術面與應用面的IOT測試，除可檢測試手機功能正常運作之外，也進行3G測試非常重要的鄰近波干擾，確認無線訊號傳送不會影響到其他無線功能。此外，為確保其他無線訊號同時進入3G訊號傳送系統時，不會遭受其他無線訊號干擾，上述狀況須依靠模擬方式，如接收靈敏度等測試。
丁偉凱表示，從GSM到GPRS以及UMTS等行動網路演進過程，除在頻段及頻寬的不同，其中2G與3G最大不同，則在於解調變 (Demodulation)技術的差異。由於2G與3G手機通訊頻段並不相同，不會產生訊號干擾問題，運用不同頻段傳送訊號，當訊號出現時，必須透過功率放大器(Power Amplifie, PA)放大訊號，功率放大器在手機設計中十分昂貴，如可在2G/3G手機設計運用單一PA，將可大幅減少成本。
3.5G傳輸率大幅提高，但卻必須在同一基地台以及頻段下運作，在解調變方面，如射頻訊號從高頻降低到中頻，解調之後進行分析，儀器硬體已被固定，軟體可根據需求進行測試。3G下載最高頻寬可達2Mbit/s，但3.5G下載最高可達14.2Mbit/s。將3G/3.5G基地台原有調變方式，由QPSK 與BPSK架構改為QPSK與16QAM，上傳仍是BPSK沒有改變，將上傳調變方式加入16QAM，16QAM傳送方式可比QPSK提高一倍，並可建立頻寬分享機制以及增加多倍數的傳輸率，其測試可運用頻譜分析儀將每個通道的調變方式進行訊號分析。
窺探手機通訊環境影響因素
射頻儀器可用於通訊產品抗環境影響測試，如多重路徑衰減等，透過模擬環境測試，如手機進行通話時，許多不確定的環境因素，將造成手機通訊不穩定，諸如都卜勒效應造成通訊頻率偏移、非直通視線的射頻訊號衰落、地形阻礙影響的訊號衰落、分集天線不能完全發揮效益的雙路由訊號關聯性等問題。所謂都卜勒效應在於製造不確定因素，在沒有直線傳輸的環境之下，手機與缺乏基地台訊號的地區，將會產生訊號衰減的情況，傳輸訊號干擾的原因即是上述幾種因素的結合。另外，在手機雜訊免疫力方面，必須達到非常微小的訊號也可被接收(低位準接收場合)的高靈敏度要求、多重路徑干擾排除能力以及抗雜訊能力，其中多重路徑干擾排除能力，則必須有模擬器輔助，以達到多重路徑模擬最佳化，做為產品設計的參考依據。
3G/3.5G網路端量測探討
在手機基地台布建方面，許多無線服務頻寬受限，必須透過細胞狀基地台架設，運用頻率越區重覆使用，可增加頻寬使用效率。由於基地台位置安排難免不盡理想，會造成同頻率及相鄰頻率發生相互干擾，因此需要加以避免。電波涵蓋區域需要依人口使用比例做合理調配，電波強度規畫需顧及涵蓋室內外及越區溢波的機率。
徐正平表示，單一基地台可涵括多種通訊系統，網路的SS7信令系統(Signaling System 7)，如傳輸速率、資料傳輸穩定度等QoS測試，並可運用網路分析儀進行測試，對象則以電信業者的通訊設備為主。基地台部分可利用網路射頻訊號進行分析，並可運用頻譜分析儀及綜合測試儀等，主要在於網路系統內端。
2.5G與3G基地台測試方法有所不同，如射頻訊號、頻寬差異、調變分析等，另外3G/3.5G核心網路部分可相容，並進行互通，不須汰換發射機。從 GSM到3G/3.5G核心網路不斷演進，為了達到互通的目的，基地台建構則須有所更改，如當調變方式有所不同時，針對發射機效能也會有所不同，須透過重建基地台，以符合需求。
通訊協定主要在於通訊協定層，並建構在網路系統機房中，將接收訊號進行解調變，如利用基地台測試儀進行基地台網路測試。由於單機型儀器硬體功能較強大，十分適合運用於設計端及網路設備機房端等，其中參數好壞也攸關網路系統的品質，當參數不佳時，可利用更高階的儀器進行測試，成為重要的課題，此時頻譜分析儀就扮演重要的角色。運用可攜式基地台測試儀到達基地台進行現場測試，針對問題加以解決，如遇到無法解決的情況，可將擷取訊號帶回，運用更高階儀器進行分析。如2G及3G漫遊機制，由於3G基地台分布較少，從3G轉換到2G時，網路系統使用設備可能來自不同廠商，必須確認不同電信設備之間的漫遊架構不會出現錯誤，而造成手機使用者產生斷訊。
李保奇表示，目前台灣電信網路運用基地台測試儀主要在於場測環境，針對已建構、剛在建構或計畫建構的基地台網路進行測試工作，如射頻傳送品質、效能好壞、找尋干擾源以及維持良好運作等，台灣行動通訊業者運用太克科技YBT250基地台測試儀，主要在於找尋干擾訊號，如出現多個干擾訊號，可完整即時呈現訊號分析的變化。其中，場測主要在於發射功率準確、是否符合規定以及附近是否有干擾訊號，並找出基地台的天線位址，以避免共構情況產生。
由於3G/3.5G基地台頻段皆相同，但網路架構核心層卻有所不同，如可正確找出數位解調變所需核心層訊號，就可將正確頻段找到，YBT250基地台測試儀等於是頻譜分析儀與向量訊號分析儀(VSA)的整合，可進行數位解調的工作，並寫入套裝軟體，支援不同通訊技術的訊號測試。此外，如欲支援不同通訊技術則可選擇不同軟體模組，如基地台天線訊號十分微弱時，可能是電纜出現問題，基地台測試儀可導入硬體模組，進行基地台組織架構的測試。
無線整合趨勢無法擋
面對3G/3.5G高整合度的測試環境，架構完善的軟硬體測試平台可讓客戶在有限的成本下，也能獲得最佳的測試功能，成為儀器業者努力的目標。此外， 3G/3.5G技術整合已是必然的趨勢，從行動服務走向IP服務架構，如何滿足使用者對於服務的需求，除數據資料傳輸頻寬不斷增加，產品功能測試也成趨勢。
實體層(PHY)驗證測試具有相當重要性，負責當手機連結之後的射頻測試分析，由於3G/3.5G強調數據資料傳輸速率，以及傳輸率穩定度，為符合高速數據傳輸，儀器可經由導入多個高速處理的DSP，甚至2～3個DSP加以改善，分別在於量測分析、通訊協定測試以及整體儀器的運作。例如目前IP數據網路有 7層資料處理、錯誤修正等工作項目，到達越高層時，儀器必須具備高速傳輸才能達到即時回應，藉由DSP導入使儀器硬體得以擴充，因應高速傳輸的測試需求，才能找出待測物的實際運作效能。目前儀器技術架構如同軟硬體平台，因應高速訊號測試的需求，透過軟硬體擴充，才可符合未來的測試需求。
美商國家儀器(NI)台灣分公司行銷工程師吳維翰(圖5)表示，由於多種無線技術不斷推陳出新，使得射頻設計工程師為達到最佳化射頻解調變訊號測試，正面臨嚴峻挑戰。運用FPGA晶片，將軟體寫入FPGA晶片，可讓軟體直接在矽晶體(Silicon)運作的方式，即所謂的軟體硬體化。過去，上述測試步驟必須在個人電腦完成，現已改為在FPGA直接進行測試，使得整體測試速度大幅提升，也可有效縮短測試時程。由於FPGA具備程式可重覆編輯的特性，如同可重覆使用的光碟一般，這也是NI LabVIEW運用FPGA撰寫程式的主要因素，並可大幅節省設計成本。目前NI已有系統整合商客戶運用LaVIEW 8.20的FPGA進行系統整合測試。
軟體測試重要性日增
安捷倫3G/3.5G軟體與英商Anite合作開發一套3.5G射頻符合性測試GS-8800+射頻，其中射頻符合性測試系統由安捷倫開發，並運用Anite的基頻處理器及系統軟體，可進行3G/3.5G驗證測試。
基於多元無線技術測試的困難性考量，可藉由軟體寫入硬體儀器，由軍事應用所演進而來的軟體定義無線電(Software Defined Radio, SDR)具備開放性的硬體平台，包含射頻前端、解調端以及分析端，在硬體之下，只須針對不同射頻測試撰寫軟體，即可進行測試。除了射頻訊號測試之外， SDR也超越一台儀器所能涵蓋的測試，如訊號產生器與分析器整合，預期SDR將會演變至下一代認知無線電(Concentration Ratio, CR)技術，未來如有一台手機，不管到達任何環境，也可自行擷取最強無線訊號，自動進行感知測試。目前SDR由軟體公司進行系統整合，最廣泛應用則是許多無線技術運作的2.4GHz頻段，SDR技術正可符合未來多樣化無線技術的應用環境。
3G走向3.5G已是必然的趨勢，也成電信業者下一步拓展市場的一張王牌，藉由既有儀器，運用軟硬體整合的方式，提供3G/3.5G所需的網路端及產品端測試需求。無論選擇何種軟體或者硬體技術，能提供最佳化的量測業者，將成市場最後贏家。
