原创乐视手机全金属外壳天线性能与MIMO OTA测试

 2015-8-13 12:16  5054 18 24 分类: 消费电子

上图是我这周末去葡萄牙里斯本参加的EUcap2015（www.eucap2015.org）会议所要演讲的文章中的一个示意图。手机的4G功能如果没有经过这个系统的验证测试，至少可以说，它的整机无线性能没有经过优化——这个测试方法被称作MIMO OTA。

自我亮明身份以来，有幸从微博上结识了不少来自小米、360、极路由、中兴、华为、乐视、黑莓等公司的工程师，并通过微博进行了不同程度的交流——有一部分是因我对相关产品宣传中无线性能的质疑而展开互动的——在沟通过程中，很少有工程师因为技术方面的分歧而造成互相的不愉快，但很显然，大部分技术人员，尤其是来自新兴互联网背景的那些“大”公司们，对于MIMO和MIMO OTA是缺乏认识的……

乐视的@超级手机营销人员最近给出了逼格很高的宣传语：

我愿意相信乐视的超级手机，其射频与天线研发团队在解决全金属机身带来的难题所付出的努力，但我判断，@超级手机没有经过MIMO OTA测试，当然，这是猜测——照旧，如果我错了，欢迎打脸，我会公开道歉。

其实原帖题目想取名为：“MIMO OTA最新进展通报——建议非专业人士请绕行”但是这个题目显然缺少吸引眼球的特质……

这意味着，我这篇文章主要是写给这些研发工程师们的主管们看的：作为一个体现真实性能的测试方法，MIMO OTA对4G等多天线终端的优化和调试必不可少，但对国内大部分靠“拿来主义”的互联网企业来说还太深奥——请不要怪罪工程师，我来帮你们补上这一课！（而对于营销部门的人来说，向来不需要对技术的深入了解，就可以把牛吹到天上——所以我不想为他们多费口舌。我建议营销人员要说明无线性能的优劣，最好能够拿出测试数据出来，不要光凭嘴。）

【一】国产4G手机有没有经过测试？

一般消费者，甚至营销人员普遍会提出的一个疑问是：如果我说所有国内厂商都不具备MIMO OTA测试能力是真的，那么难道这么多大厂的手机都是没有经过验证、测试就投入市场销售吗？我的回答是：严格意义上，恐怕这就是目前国产4G手机的实际情况。

但厂商通常可以通过以下折中的替代测试保证最基本的性能：

1. 全盘相信芯片供应商的参考设计——一般研发工程师都懂的，按照图纸搭积木

2. 进行传导测试——验证芯片功能，但把天线得甩开后，无法评估其整体性能

3. 进行单天线的SISO OTA测试——验证天线的匹配情况，及损耗是否可接受，但无法验证整体MIMO性能

4. 进行外场路测——验证整机的性能，但由于外场条件复杂，一般到这个时候，留给研发再优化设计的空间已经不大了，一般没有致命缺陷，基本就这样了

从上面可以看出来，一个产品测试的重要性，对于研发人员来说，是能否提供优化设计的途径，而不仅仅是看一眼产品质量是否有问题，从这个角度上说，是否具备MIMO OTA测试环境和研究能力，一定意义上反映了一个公司对于研发投入的态度和实力。

从目前我了解的情况看，国外芯片厂商Intel，手机商Apple，blackberry，microsoft，Samsung，LG等均已具备不同程度的MIMO OTA研究、测试和优化能力。

【二】一般工程师听过的 OTA（Over The Air）测试与MIMO OTA的本质不同

OTA是空中整机测试的意思，是相对于传导测试（Conductive）而言的，一般常规OTA特指单天线终端的测试，即SISO OTA，大部分国内厂商都具备这个测试条件（或者至少拿出去委托天线厂家测过）。

在siso ota的测试过程中，工程师会验证所谓TRP、TIS，即有源（手机正常工作时）的天线发射与接收能力——这项测试是从GSM开始便由运营商开始建议测试的，如北美CTIA组织。但在LTE时代，4G手机均已使用MIMO技术时（目前仅下行），你关注的不仅仅是天线的发射与接收这么简单，因为最终的下载速率是由芯片和天线共同决定的，MIMO本身的核心是底层的基带算法，要把手机的下载性能调试到最好，需要关注的是信道模型与天线、芯片的整体，从spatial domain（MIMO本身被称为空分复用）来看，关注的指标是spatial correlation——从目前国内所有厂商来看，大部分工程人员对这个名词的了解几乎为零，也没有测试系统——MIMO OTA测试系统。

乐视公司的产品还没有出来，就已极力宣传其全金属外壳及天线性能，但是基于我对MIMO OTA的了解，这部手机很可能只是达到了普通手机的天线性能指标——当然，作为全金属外壳来说，已是不易！——但如果未进行MIMO OTA测试，距离其营销人员的标语所要达到的高度，还有很长的路要走！

我还是那句话，话好说，事难为，相比于营销人员的那张嘴，研发的技术积累并无捷径可走。

【三】MIMO OTA测试方法及标准化，国内外的最新进展

基于过去10年在SISO OTA建立起来的统治地位，美国的CTIA组织被各大实验室和运营商视为OTA的权威标准输出者，CTIA经过5年多的拖延，本周（2015年4月7日~10日）在美国召开的Face to Face meeting将要为5月份的V1.0定稿，10月份完成V1.1版本，但实际上还有很多关键问题并没有解决，比如Uncertainty、test zone等问题；3GPP的计划也是将在8月份做出定稿，国内CCSA（www.ccsa.org.cn）TC9 的会议5月4日召开，可能会正式颁布MIMO OTA国内的第一版本。

国内除了华为、中兴、联想等传统厂商在CCSA TC9中有常驻代表（其中华为有专门跟进MIMO OTA测试方法进展的资深工程师），其他诸如小米、360、格力、niubia、一加、锤子等等新兴互联网手机企业均无专门人员尝试跟进相关技术进展，这些新兴互联网企业在这个领域更多地，是让天线配件厂商（如硕贝德）为他们的天线把关、做整机验证测试，但显然，研发人员对于MIMO OTA缺乏足够的理解，也缺乏完整的测试系统的情况下，要把MIMO这件事情做好，只能靠运气。

我今天下午上传的文章是上周末写完的MOSG150406，输出给CTIA作为Face to Face会议讨论的一篇重要文档，阐述了test zone，probe number， calibration等诸多问题，并对test plan V1.0有重要修改。我认为即使参加CTIA的90%参会人员不见得能看完/看懂我这篇文章，但是由于其讨论的问题非常尖锐且重要，MIMO OTA工作组的主席,来自AT&T的Scott Prather昨天亲自替我在会上为这篇文章做了报告，这是非常少见的。

对于目前CTIA在MIMO OTA标准文本中很多似是而非的谬误，我在邮件中也做出了一些评注，比如我反对美国ETS –Lingren的Michael Foegelle对于MPAC改称“Boundary Array”的提法，并详细列举了原因。但是，与所有标准化组织一样，标准最后的制定，不仅仅是技术的范畴，更多的是利益与政治的博弈，在一个美国人和美国企业为主的行业组织中想要发出中国人自己的声音，太难！我只能说，我会尽力而为。

【四】彩蛋：感谢阅读到这里的朋友，谢谢你们的关注、容忍和赞赏。

今天的彩蛋是Motolora在芝加哥的MIMO OTA暗室照片，这个照片出现在MOSG150403当中，这个实验室基于一个EMC暗室，是由技术人员自己搭建的。按照我与对方技术负责人Istvan此前见面时的沟通，MOTO x是完成过MIMO OTA测试的，且可能就是在这里进行的，对于MOTO x的粉丝来说，现在可以朝拜一下了