澄清“天線和射頻性能”與“4G手機(jī)極速”的認(rèn)識(shí)誤區(qū)

2017-02-26 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

問(wèn)題一:“哪款手機(jī)的速度快?”——這是今天在北上廣用手機(jī)天天搶單的出租車(chē)師傅們最關(guān)心的問(wèn)題之一;

問(wèn)題二:“xx手機(jī)的信號(hào)比yy手機(jī)信號(hào)好!”——有不少互聯(lián)網(wǎng)評(píng)測(cè)團(tuán)隊(duì)或個(gè)人,通過(guò)在同一地點(diǎn)對(duì)比兩個(gè)手機(jī)信號(hào)格的顯示強(qiáng)度,很篤定地對(duì)手機(jī)“信號(hào)”的優(yōu)劣做過(guò)一番評(píng)價(jià),卻完全不自知這里面的槽點(diǎn)實(shí)在太多...沒(méi)人能回答:“好”多少,“好”在哪???

【引子】
大部分普通用戶(hù)或發(fā)燒友,對(duì)上面說(shuō)的兩個(gè)問(wèn)題常常誤以為是同一件事情——這讓我覺(jué)得有必要對(duì)手機(jī)或WiFi等設(shè)備的無(wú)線性能評(píng)價(jià)做一個(gè)修正或科普。
另外,本帖屬于科普帖,不屬于撕逼帖,文字多,沒(méi)興致慢慢看的,只需要看粗體或標(biāo)色的就行了——在這個(gè)快餐化口味濃重的時(shí)代,我也是醉了。

【正文】
1.“信號(hào)好”與“手機(jī)快”是什么關(guān)系?
A. 在2G/3G時(shí)代,信號(hào)好是王道,通話掉不掉線基本全看信號(hào)。就如同快刀斬亂麻,刀越鋒利,斬的越快。
——對(duì)2G/3G手機(jī)側(cè)來(lái)說(shuō),信號(hào)好壞主要取決于整機(jī)的射頻設(shè)計(jì)和天線匹配、效率等。

B. 但在4G時(shí)代還停留在比賽信號(hào)強(qiáng)弱,就如同武林高手們見(jiàn)面不切磋武藝,而比誰(shuí)的刀切菜快一樣——但一個(gè)廚子就算手握削鐵如泥的寶刀,切肉是快了,但想要比武勝過(guò)熟諳獨(dú)孤九劍的令狐沖,就猶如天方夜譚了。
——對(duì)4G手機(jī)來(lái)說(shuō),如果說(shuō)天線和射頻設(shè)計(jì)是“劍”,芯片的基帶算法則是上乘“劍法”,所以高通的芯片和MTK的芯片“劍法”一定有上下之分!

結(jié)論一:信號(hào)好的手機(jī),不一定速度快。刀鋒利,廚子剁肉快,但論武功,不僅僅是用蠻力,還要看算法!

當(dāng)今無(wú)線通信最熱門(mén)的技術(shù)之一是多天線理論(多入多出:MIMO),這是最新的802.11ac WiFi能將理論速率提升到1Gbps的原因,也是4G區(qū)別與2G/3G時(shí)代的一個(gè)主要特點(diǎn):無(wú)論是高大上的iphone6 plus,還是699元的4G魅藍(lán)/紅米,只要號(hào)稱(chēng)是4G,都使用了MIMO——只不過(guò),研發(fā)過(guò)程中,蘋(píng)果是屬于玩“劍法”的,其他廠家可能還在研究“剁肉,刀快不快!”

2. 是不是天線越多越好?
談到MIMO,其本質(zhì)是以矩陣等數(shù)學(xué)工具為基礎(chǔ)的信號(hào)處理算法,科普意義上很難準(zhǔn)確、清晰的描述,可以大膽比喻為:多天線,就相當(dāng)于周伯通的“左右互搏”之術(shù),其核心在于左手畫(huà)圓的同時(shí),右手畫(huà)方,用數(shù)學(xué)的說(shuō)法,就是一個(gè)人左右手同時(shí)使用互不相關(guān)的兩套劍法,就相當(dāng)于兩個(gè)人打一個(gè)人了——如果做不到左手畫(huà)圓右手畫(huà)方,就算是有10根天線但只打同一套拳,“左右互搏”是練不成的,這樣的MIMO無(wú)法提高下載速率的效果!

結(jié)論二:并不是天線越多越好,MIMO的效果同時(shí)取決于芯片算法和天線設(shè)計(jì)(以及信道環(huán)境)。

在MIMO當(dāng)中能不能練成“左右互搏”,與芯片算法無(wú)關(guān),而與信道環(huán)境直接有關(guān)!
而MIMO能不能發(fā)揮其最大威力,就同時(shí)取決于芯片算法、天線、信道環(huán)境——如同劍法,劍,人三者合一,則威力無(wú)窮!
這意味著,三星、蘋(píng)果、小米、魅族、努比亞、一加、錘子、中興、華為、聯(lián)想,就算是使用同一款高通的基帶芯片,各自的無(wú)線性能的優(yōu)化程度卻不一樣,最接近“人劍合一”的手機(jī)性能才會(huì)最優(yōu)。
科普就到此為止,下面一點(diǎn)稍微偏技術(shù)細(xì)節(jié),僅供發(fā)燒友或評(píng)測(cè)團(tuán)隊(duì)參考!

3. 應(yīng)該怎么認(rèn)識(shí)、對(duì)比不同4G手機(jī)的無(wú)線性能?
如前所述,MIMO基帶算法要利用信道環(huán)境(多徑)來(lái)提高下載速度(系統(tǒng)容量)。做一個(gè)比喻,令狐沖最厲害的地方是無(wú)招勝有招:看到對(duì)方的破綻,然后加以**。
所以要考慮整機(jī)的無(wú)線性能,必須在同一個(gè)信道環(huán)境下進(jìn)行——對(duì)手給定一招,不同的令狐大俠就可以用不同的**方法,最后評(píng)估哪個(gè)方法最有效。

換句話說(shuō),要對(duì)比不同手機(jī)的無(wú)線性能,就是要在“同一條件”下,對(duì)比手機(jī)的下載速率

——這里的“同一條件”,絕不是在同一個(gè)地點(diǎn)放上兩個(gè)手機(jī)這么簡(jiǎn)單,應(yīng)該包括:
A. 同一基站側(cè)設(shè)置,比如:
a. 調(diào)制階數(shù):QPSK, 16QAM,64QAM還是其他?
b. 帶寬:美國(guó)用10MHz帶寬,國(guó)內(nèi)20MHz帶寬,也有5MHz的;
c. TDD還是FDD?
e. 傳輸模式: TM2還是TM3?
f. TX 功率控制設(shè)置
g. PDSCH對(duì)RS-EPRE的功率偏置
h...........
請(qǐng)注意,在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,以上參數(shù)很多是自適應(yīng)變化的——不但手機(jī)側(cè)會(huì)自適應(yīng)變化,基站側(cè)也會(huì)根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)負(fù)載而變化,請(qǐng)自行判斷當(dāng)兩側(cè)都在變化的過(guò)程中,要用測(cè)出來(lái)的結(jié)果說(shuō)明手機(jī)側(cè)的性能,是有多靠譜……

B. 同一鏈路,比如用speedtest,連網(wǎng)絡(luò)上某一個(gè)FTP之類(lèi)的就很不靠譜,大家可能走過(guò)的固網(wǎng)鏈路都不一樣,統(tǒng)計(jì)起來(lái)肯定會(huì)有偏差;

C. 同一信道模型:在談“信號(hào)強(qiáng)弱”的人眼中,信號(hào)只有一個(gè)維度:就是跟信號(hào)格一樣,3格比2格強(qiáng),2格比1格強(qiáng),所以推論就是:兩個(gè)對(duì)比的手機(jī)放在同一個(gè)位置,信號(hào)就一致了.......

但是在基帶處理過(guò)程中,信號(hào)的維度可遠(yuǎn)非如此簡(jiǎn)單,尤其是MIMO涉及到的相關(guān)性等問(wèn)題。

這個(gè)比較專(zhuān)業(yè),我做個(gè)專(zhuān)題,下次來(lái)講吧!提供一個(gè)上述測(cè)試方法的簡(jiǎn)介鏈接,供感興趣的朋友參考:http://vdisk.weibo.com/s/zbejfhefiBsH6

【結(jié)束】
最后,附上一張圖,這是在上述嚴(yán)格“同一條件”下測(cè)出的一款4G手機(jī)的性能,如果有多款手機(jī),這張圖上將出現(xiàn)多根曲線。對(duì)比的方法,可以是在同一功率條件下(橫坐標(biāo))對(duì)比各手機(jī)的下載速率(橫坐標(biāo))。
“同一條件”下測(cè)出的一款4G手機(jī)的性能