澄清“天線和射頻性能”與“4G手機極速”的認識誤區(qū)

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

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

問題二:“xx手機的信號比yy手機信號好!”——有不少互聯(lián)網(wǎng)評測團隊或個人,通過在同一地點對比兩個手機信號格的顯示強度,很篤定地對手機“信號”的優(yōu)劣做過一番評價,卻完全不自知這里面的槽點實在太多...沒人能回答:“好”多少,“好”在哪???

【引子】
大部分普通用戶或發(fā)燒友,對上面說的兩個問題常常誤以為是同一件事情——這讓我覺得有必要對手機或WiFi等設(shè)備的無線性能評價做一個修正或科普。
另外,本帖屬于科普帖,不屬于撕逼帖,文字多,沒興致慢慢看的,只需要看粗體或標(biāo)色的就行了——在這個快餐化口味濃重的時代,我也是醉了。

【正文】
1.“信號好”與“手機快”是什么關(guān)系?
A. 在2G/3G時代,信號好是王道,通話掉不掉線基本全看信號。就如同快刀斬亂麻,刀越鋒利,斬的越快。
——對2G/3G手機側(cè)來說,信號好壞主要取決于整機的射頻設(shè)計和天線匹配、效率等。

B. 但在4G時代還停留在比賽信號強弱,就如同武林高手們見面不切磋武藝,而比誰的刀切菜快一樣——但一個廚子就算手握削鐵如泥的寶刀,切肉是快了,但想要比武勝過熟諳獨孤九劍的令狐沖,就猶如天方夜譚了。
——對4G手機來說,如果說天線和射頻設(shè)計是“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:信號好的手機,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)今無線通信最熱門的技術(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時代的一個主要特點:無論是高大上的iphone6 plus,還是699元的4G魅藍/紅米,只要號稱是4G,都使用了MIMO——只不過,研發(fā)過程中,蘋果是屬于玩“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),其核心在于左手畫圓的同時,右手畫方,用數(shù)學(xué)的說法,就是一個人左右手同時使用互不相關(guān)的兩套劍法,就相當(dāng)于兩個人打一個人了——如果做不到左手畫圓右手畫方,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的效果同時取決于芯片算法和天線設(shè)計(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,則威力無窮!
這意味著,三星、蘋果、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,各自的無線性能的優(yōu)化程度卻不一樣,最接近“人劍合一”的手機性能才會最優(yōu)。
科普就到此為止,下面一點稍微偏技術(shù)細節(jié),僅供發(fā)燒友或評測團隊參考!

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

換句話說,要對比不同手機的無線性能,就是要在“同一條件”下,對比手機的下載速率

——這里的“同一條件”,絕不是在同一個地點放上兩個手機這么簡單,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:美國用10MHz帶寬,國內(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RS-EPRE的功率偏置
h...........
請注意,在實際網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,以上參數(shù)很多是自適應(yīng)變化的——不但手機側(cè)會自適應(yīng)變化,基站側(cè)也會根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)負載而變化,請自行判斷當(dāng)兩側(cè)都在變化的過程中,要用測出來的結(jié)果說明手機側(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FTP之類的就很不靠譜,大家可能走過的固網(wǎng)鏈路都不一樣,統(tǒng)計起來肯定會有偏差;

C. 同一信道模型:在談“信號強弱”的人眼中,信號只有一個維度:就是跟信號格一樣,3格比2格強,2格比1格強,所以推論就是:兩個對比的手機放在同一個位置,信號就一致了.......

但是在基帶處理過程中,信號的維度可遠非如此簡單,尤其是MIMO涉及到的相關(guān)性等問題。

這個比較專業(yè),我做個專題,下次來講吧!提供一個上述測試方法的簡介鏈接,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”下測出的一款4G手機的性能,如果有多款手機,這張圖上將出現(xiàn)多根曲線。對比的方法,可以是在同一功率條件下(橫坐標(biāo))對比各手機的下載速率(橫坐標(biāo))。
“同一條件”下測出的一款4G手機的性能