樂(lè )視手機全金屬外殼天線(xiàn)性能與MIMO OTA測試
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下圖是我這周末去葡萄牙里斯本參加的EUcap2015會(huì )議所要演講的文章中的一個(gè)示意圖。手機的4G功能如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)這個(gè)系統的驗證測試，至少可以說(shuō)，它的整機無(wú)線(xiàn)性能沒(méi)有經(jīng)過(guò)優(yōu)化——這個(gè)測試方法被稱(chēng)作MIMO OTA。
自我亮明身份以來(lái)，有幸從微博上結識了不少來(lái)自小米、360、極路由、中興、華為、樂(lè )視、黑莓等公司的工程師，并通過(guò)微博進(jìn)行了不同程度 的交流——有一部分是因我對相關(guān)產(chǎn)品宣傳中無(wú)線(xiàn)性能的質(zhì)疑而展開(kāi)互動(dòng)的——在溝通過(guò)程中，很少有工程師因為技術(shù)方面的分歧而造成互相的不愉快，但很顯然， 大部分技術(shù)人員，尤其是來(lái)自新興互聯(lián)網(wǎng)背景的那些“大”公司們，對于MIMO和MIMO OTA是缺乏認識的……
我愿意相信樂(lè )視的超級手機，其射頻與天線(xiàn)研發(fā)團隊在解決全金屬機身帶來(lái)的難題所付出的努力，但我判斷，超級手機沒(méi)有經(jīng)過(guò)MIMO OTA測試，當然，這是猜測——照舊，如果我錯了，歡迎打臉，我會(huì )公開(kāi)道歉。
其實(shí)原帖題目想取名為：“MIMO OTA最新進(jìn)展通報——建議非專(zhuān)業(yè)人士請繞行”但是這個(gè)題目顯然缺少吸引眼球的特質(zhì)……
這意味著(zhù)，我這篇文章主要是寫(xiě)給這些研發(fā)工程師們的主管們看的：作為一個(gè)體現真實(shí)性能的測試方法，MIMO OTA對4G等多天線(xiàn)終端的優(yōu)化和調試必不可少，但對國內大部分靠“拿來(lái)主義”的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)來(lái)說(shuō)還太深奧——請不要怪罪工程師，我來(lái)幫你們補上這一課！ （而對于營(yíng)銷(xiāo)部門(mén)的人來(lái)說(shuō)，向來(lái)不需要對技術(shù)的深入了解，就可以把牛吹到天上——所以我不想為他們多費口舌。我建議營(yíng)銷(xiāo)人員要說(shuō)明無(wú)線(xiàn)性能的優(yōu)劣，最好能 夠拿出測試數據出來(lái)，不要光憑嘴。）
【一】國產(chǎn)4G手機有沒(méi)有經(jīng)過(guò)測試？
一般消費者，甚至營(yíng)銷(xiāo)人員普遍會(huì )提出的一個(gè)疑問(wèn)是：如果我說(shuō)所有國內廠(chǎng)商都不具備MIMO OTA測試能力是真的，那么難道這么多大廠(chǎng)的手機都是沒(méi)有經(jīng)過(guò)驗證、測試就投入市場(chǎng)銷(xiāo)售嗎？我的回答是：嚴格意義上，恐怕這就是目前國產(chǎn)4G手機的實(shí)際情況。
但廠(chǎng)商通?？梢酝ㄟ^(guò)以下折中的替代測試保證最基本的性能：
1. 全盤(pán)相信芯片供應商的參考設計——一般研發(fā)工程師都懂的，按照圖紙搭積木
2. 進(jìn)行傳導測試——驗證芯片功能，但把天線(xiàn)得甩開(kāi)后，無(wú)法評估其整體性能
3. 進(jìn)行單天線(xiàn)的SISO OTA測試——驗證天線(xiàn)的匹配情況，及損耗是否可接受，但無(wú)法驗證整體MIMO性能
4. 進(jìn)行外場(chǎng)路測——驗證整機的性能，但由于外場(chǎng)條件復雜，一般到這個(gè)時(shí)候，留給研發(fā)再優(yōu)化設計的空間已經(jīng)不大了，一般沒(méi)有致命缺陷，基本就這樣了
從上面可以看出來(lái)，一個(gè)產(chǎn)品測試的重要性，對于研發(fā)人員來(lái)說(shuō)，是能否提供優(yōu)化設計的途徑，而不僅僅是看一眼產(chǎn)品質(zhì)量是否有問(wèn)題，從這個(gè)角度上說(shuō)，是否具備MIMO OTA測試環(huán)境和研究能力，一定意義上反映了一個(gè)公司對于研發(fā)投入的態(tài)度和實(shí)力。
從目前我了解的情況看，國外芯片廠(chǎng)商Intel，手機商Apple，blackberry，microsoft，Samsung，LG等均已具備不同程度的MIMO OTA研究、測試和優(yōu)化能力。
【二】一般工程師聽(tīng)過(guò)的 OTA（Over The Air）測試與MIMO OTA的本質(zhì)不同OTA是空中整機測試的意思，是相對于傳導測試（Conductive）而言的，一般常規OTA特指單天線(xiàn)終端的測試，即SISO OTA，大部分國內廠(chǎng)商都具備這個(gè)測試條件（或者至少拿出去委托天線(xiàn)廠(chǎng)家測過(guò)）。
在siso ota的測試過(guò)程中，工程師會(huì )驗證所謂TRP、TIS，即有源（手機正常工作時(shí)）的天線(xiàn)發(fā)射與接收能力——這項測試是從GSM開(kāi)始便由運營(yíng)商開(kāi)始建議測試 的，如北美CTIA組織。但在LTE時(shí)代，4G手機均已使用MIMO技術(shù)時(shí)（目前僅下行），你關(guān)注的不僅僅是天線(xiàn)的發(fā)射與接收這么簡(jiǎn)單，因為最終的下載速 率是由芯片和天線(xiàn)共同決定的，MIMO本身的核心是底層的基帶算法，要把手機的下載性能調試到最好，需要關(guān)注的是信道模型與天線(xiàn)、芯片的整體，從 spatial domain（MIMO本身被稱(chēng)為空分復用）來(lái)看，關(guān)注的指標是spatial correlation——從目前國內所有廠(chǎng)商來(lái)看，大部分工程人員對這個(gè)名詞的了解幾乎為零，也沒(méi)有測試系統——MIMO OTA測試系統。
樂(lè )視公司的產(chǎn)品還沒(méi)有出來(lái)，就已極力宣傳其全金屬外殼及天線(xiàn)性能，但是基于我對MIMO OTA的了解，這部手機很可能只是達到了普通手機的天線(xiàn)性能指標——當然，作為全金屬外殼來(lái)說(shuō)，已是不易！——但如果未進(jìn)行MIMO OTA測試，距離其營(yíng)銷(xiāo)人員的標語(yǔ)所要達到的高度，還有很長(cháng)的路要走！
【三】MIMO OTA測試方法及標準化，國內外的最新進(jìn)展
基于過(guò)去10年在SISO OTA建立起來(lái)的統治地位，美國的CTIA組織被各大實(shí)驗室和運營(yíng)商視為OTA的權威標準輸出者，CTIA經(jīng)過(guò)5年多的拖延，本周（2015年4月7 日~10日）在美國召開(kāi)的Face to Face meeting將要為5月份的V1.0定稿，10月份完成V1.1版本，但實(shí)際上還有很多關(guān)鍵問(wèn)題并沒(méi)有解決，比如Uncertainty、test zone等問(wèn)題；3GPP的計劃也是將在8月份做出定稿，國內CCSA（www.ccsa.org.cn）TC9 的會(huì )議5月4日召開(kāi)，可能會(huì )正式頒布MIMO OTA國內的第一版本。
國內除了華為、中興、聯(lián)想等傳統廠(chǎng)商在CCSA TC9中有常駐代表（其中華為有專(zhuān)門(mén)跟進(jìn)MIMO OTA測試方法進(jìn)展的資深工程師），其他諸如小米、360、格力、niubia、一加、錘子等等新興互聯(lián)網(wǎng)手機企業(yè)均無(wú)專(zhuān)門(mén)人員嘗試跟進(jìn)相關(guān)技術(shù)進(jìn)展，這 些新興互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域更多地，是讓天線(xiàn)配件廠(chǎng)商（如碩貝德）為他們的天線(xiàn)把關(guān)、做整機驗證測試，但顯然，研發(fā)人員對于MIMO OTA缺乏足夠的理解，也缺乏完整的測試系統的情況下，要把MIMO這件事情做好，只能靠運氣。
我今天下午上傳的文章是上周末寫(xiě)完的MOSG150406，輸出給CTIA作為Face to Face會(huì )議討論的一篇重要文檔，闡述了test zone，probe number， calibration等諸多問(wèn)題 ，并對test plan V1.0有重要修改。我認為即使參加CTIA的90%參會(huì )人員不見(jiàn)得能看完/看懂我這篇文章，但是由于其討論的問(wèn)題非常尖銳且重要，MIMO OTA工作組的主席,來(lái)自ATT的Scott Prather昨天親自替我在會(huì )上為這篇文章做了報告，這是非常少見(jiàn)的。
對于目前CTIA在MIMO OTA標準文本中很多似是而非的謬誤，我在郵件中也做出了一些評注，比如我反對美國ETS –Lingren的Michael Foegelle對于MPAC改稱(chēng)“Boundary Array”的提法，并詳細列舉了原因。但是，與所有標準化組織一樣，標準最后的制定，不僅僅是技術(shù)的范疇，更多的是利益與政治的博弈，在一個(gè)美國人和美 國企業(yè)為主的行業(yè)組織中想要發(fā)出中國人自己的聲音，太難！我只能說(shuō)，我會(huì )盡力而為。
【四】彩蛋：感謝閱讀到這里的朋友，謝謝你們的關(guān)注、容忍和贊賞。
今天的彩蛋是Motolora在芝加哥的MIMO OTA暗室照片，這個(gè)照片出現在MOSG150403當中，這個(gè)實(shí)驗室基于一個(gè)EMC暗室，是由技術(shù)人員自己搭建的。按照我與對方技術(shù)負責人Istvan 此前見(jiàn)面時(shí)的溝通，MOTO x是完成過(guò)MIMO OTA測試的，且可能就是在這里進(jìn)行的，對于MOTO x的粉絲來(lái)說(shuō)，現在可以朝拜一下了
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