先來回顧一下iPhone XS、XS Max的信號(hào)門事件。

一、WIWavelength的數(shù)據(jù)分析

國內(nèi)不少媒體都是喜歡翻墻去找國外的一些材料進(jìn)行炒作和分析，被引用比較多的是WiWavelength這個(gè)網(wǎng)站的工程師blog（鏈接：https://www.wiwavelength.com/2018/09/iphone-xs-and-xs-max-mostly-fail-to.html）：

文章本身寫的比較全面，客觀的說，能夠引用FCC的數(shù)據(jù)，也算比較專業(yè)。

建議學(xué)有余力的同學(xué)，直接去看FCC的報(bào)告，我給出Max和XS的報(bào)告原文兩個(gè)鏈接：（看完你 會(huì)知道一臺(tái)手機(jī)上市之前要做多少測試）

· https://apps.fcc.gov/oetcf/eas/reports/ViewExhibitReport.cfm?mode=Exhibits&RequestTimeout=500&calledFromFrame=N&application_id=ZHPgs4IJV%2Fjmw%2BBctAimUw%3D%3D&fcc_id=BCG-E3219A

· https://apps.fcc.gov/oetcf/eas/reports/ViewExhibitReport.cfm?mode=Exhibits&RequestTimeout=500&calledFromFrame=N&application_id=06L8pZ5HOG0gkQw1Jf96aQ%3D%3D&fcc_id=BCG-E3218A

但顯然，作者Andrew J Shepherd，并不是做天線/性能測試工程師出身，因?yàn)樗褂玫闹饕荅IRP這個(gè)值進(jìn)行論述，而不是OTA，更不用說MIMO OTA... ...（不要一臉懵逼啊喂~，聽我慢慢說）

Andrew J主要通過對比以前iPhone X、iPhone8，以及這次的XS、XS Max，最后得出這樣一句話的結(jié)論：“The takeaway is that iPhone EIRP in the lab has not always been so compromised as it appears to be this year.  Real world RF performance comparisons when some users switch from the iPhone X and 8 generation to the iPhone XS generation, no doubt, will be interesting.”

我翻譯過來是這樣：歷代iPhone在實(shí)驗(yàn)室里面測的EIRP值從來沒有像今年這樣糙，從上一代iPhone8/X換到這一代iPhoneXS的用戶，等著你們體驗(yàn)的“好消息”哦*_^

這篇文章的主要問題在于：使用了FCC的EIRP作為無線性能優(yōu)劣的對比依據(jù)

1、FCC對EIRP的要求其實(shí)是限定手機(jī)的最大發(fā)射危害，而不是去量化表征手機(jī)的通信質(zhì)量

2、EIRP = 傳導(dǎo)發(fā)射功率+ 天線增益，而這里的天線增益，是使用天線在最好方向的值——這一點(diǎn)有一些工程師也會(huì)忽略——對于一臺(tái)位置和姿態(tài)隨時(shí)變化的手持移動(dòng)的手機(jī)來說，僅僅憑最好方向的EIRP，很難全面了解天線性能

3、最后，你們可能注意到了，EIRP一直說的是“發(fā)射”特性，而你們最關(guān)心的是“接收”性能，這一點(diǎn)，AJ本人在原帖10月31日的一個(gè)回復(fù)中也強(qiáng)調(diào)了一下：

綜上，WiWavelength上面的帖子關(guān)于iPhone XS/XS Max信號(hào)問題的參考意義其實(shí)并不大。那么我們應(yīng)該通過什么樣的測試和數(shù)據(jù)，能夠去了解一下一臺(tái)手機(jī)的天線或者信號(hào)問題呢？

——要做OTA（Over The Air）測試，而不是傳導(dǎo)（Conductive Testing），

二、傳導(dǎo)測試、常規(guī)OTA測試與最先進(jìn)的MIMO OTA測試：

· 左邊紅框里面是傳導(dǎo)測試：把天線旁路掉，測信號(hào)進(jìn)入天線之前的強(qiáng)度——這也是EIRP公式當(dāng)中的“傳導(dǎo)發(fā)射功率”的測試方法——FCC用的是這種測試方法，從最早的射頻測試就開始，方法存在了應(yīng)該有一個(gè)世紀(jì)了

· 右邊綠框當(dāng)中是常規(guī)OTA的測試方法：把手機(jī)整個(gè)放到一個(gè)無電磁波發(fā)射的“微波暗室”當(dāng)中，以便精確地測量包含天線在內(nèi)的手機(jī)整機(jī)的接收性能和發(fā)射性能，通過測量球面每一個(gè)點(diǎn)的功率值，再進(jìn)行球面的加權(quán)平均，可以得到TRP、TIS兩個(gè)指標(biāo)，前者代表發(fā)射性能，后者代表接收靈敏度，還能得到手機(jī)在不同方向的完整的3D性能示意圖（見圖中右下角六個(gè)小圖）——ZEALER用的是這種測試方法，從2G時(shí)代，已經(jīng)存在了近二十年

這些常規(guī)OTA測試是蘋果、三星、華為、oppo、vivo、小米等等廠商天線工程師必做的，然而由于4G開始的多天線MIMO（多入多出）系統(tǒng)的出現(xiàn)，原有這兩種測試方法均無法很好地對4G手機(jī)整體性能做評(píng)估：因?yàn)椴粌H僅要考慮天線和手機(jī)整機(jī)，還要考慮由于外界環(huán)境帶來的信道衰落的影響，考察基帶芯片對多天線得到的多路信號(hào)的處理能力——這種更接近模擬真實(shí)環(huán)境的測試，被稱為MIMO OTA測試，是最近5年來才開始出現(xiàn)并標(biāo)準(zhǔn)化的

最新的MIMO OTA測試，可以完成在規(guī)定信道環(huán)境下的下行吞吐量的測試，通俗點(diǎn)說，就是在實(shí)驗(yàn)室里面模擬一點(diǎn)點(diǎn)降低手機(jī)所在場地的信號(hào)強(qiáng)度，觀察下載速率有沒有變慢，或者說誰在更低的信號(hào)強(qiáng)度下，能夠維持住更高的下載速率。MIMO OTA的暗室被設(shè)計(jì)成這樣：

在這個(gè)場地上，我們此次針對三星Galaxy note9、小米8、華為P20pro、iPhone X，iPhone XS，iPhoneXS Max這幾款有代表性產(chǎn)品，進(jìn)行了無線性能比對測試。

三、MIMO OTA實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果

第一次測試：

在最新的iOS 12.1升級(jí)之前完成，六款終端分別是：三星Galaxy note9、小米8、華為P20pro、iPhone X，iPhone XS，iPhoneXS Max。

由于時(shí)間所限，僅針對FDD Band3（工作頻率：1800MHz附近）, TDD Band39（工作頻率：1900MHz附近）, TDD Band41（工作頻率：2500MHz附近）三個(gè)典型頻段進(jìn)行測試（依據(jù)工信部的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 2869.1-2015）

因?yàn)樵贐and 41觀察到了iPhone XS/XS Max建立連接困難的情況，沒有完成比對。

第一次測試的結(jié)論：

· 從Band3和Band39的情況看，最新這代iPhoneXS和XS Max的性能比去年的iPhone X是有顯著提升的，這應(yīng)該得益于他們最新的4X4 多天線設(shè)計(jì)；

· XS和XS Max在Band41發(fā)生建鏈困難，復(fù)測如故，原因不明；

PS:后來經(jīng)過反復(fù)調(diào)測，Max一旦建立鏈接之后，所得測試曲線顯示性能并不差；

2. 第二次測試：

雖然蘋果公司沒有官方回應(yīng)XS和XS Max的信號(hào)門，但是在最新的iOS12.1版本升級(jí)中有如下描述：

因此我們第二次對升級(jí)前后的XS Max做了復(fù)測，參與測試的樣機(jī)有5臺(tái)：iPhone X，XR, XS, 以及兩臺(tái)Max，記錄為Max-1，Max-2。

現(xiàn)象：升級(jí)之前，在Band41上，XS和兩臺(tái)Max依然有建鏈困難的現(xiàn)象，但一旦建立鏈接，性能曲線保持比較好的狀態(tài)——而升級(jí)之后，在Band41建鏈困難的現(xiàn)象消失了！

以下貼出升級(jí)完成后的MIMO OTA測試圖線：

第二次測試結(jié)論：

· 升級(jí)iOS12.1之后，對XS和XS Max的建鏈能力有所改善；

· 但XR在Band3上出現(xiàn)了異常情況，原因不詳；

四. 個(gè)人分析與結(jié)論：

iPhone的射頻與天線設(shè)計(jì)能力在業(yè)界是比較領(lǐng)先的，自從iPhone X開創(chuàng)蘋果的全面屏以來，天線性能要保持不退化太多，對天線工程師來說的難度就已經(jīng)加倍，此次iPhone XS/Max初次推出4x4 MIMO，就一步達(dá)成了在數(shù)個(gè)頻段都支持四天線，整個(gè)跨越了1700MHz~2500MHz如此大的頻寬范圍——相比之下，另外兩家競爭者基本只在某幾個(gè)高頻頻段支持4x4，二者的設(shè)計(jì)難度有本質(zhì)的不同——以下數(shù)據(jù)來源于FCC報(bào)告，可以推斷XS和Max第3、4根天線分別支持的頻段：

· 紅色方框部分是1GHz以下頻段，很難做出4根能起到作用的天線，目前尚無任何支持4x4的商用手機(jī)產(chǎn)品；

· 藍(lán)色方框部分是2.5GHz以上頻段，三星、華為、蘋果都已有商用產(chǎn)品支持4x4；

· 綠色部分從1.7GHz-2.5GHz，同時(shí)能夠覆蓋藍(lán)色+綠色這兩個(gè)頻域內(nèi)各頻段的4x4，目前應(yīng)該只有iPhoneXS和XS Max，其他廠商通常是支持其中某一個(gè)或某幾個(gè)頻段；

結(jié)論一：蘋果雖然不是第一家將4天線應(yīng)用到手機(jī)當(dāng)中的廠商，但是能夠?qū)?天線覆蓋如此寬的頻域范圍，這種設(shè)計(jì)能力，當(dāng)今武林，唯有iPhone——猶如一個(gè)厚積薄發(fā)的武林高手，一次打通任督二脈；

結(jié)論二：從技術(shù)優(yōu)勢應(yīng)用到產(chǎn)品性能提升：從這次MIMO OTA實(shí)驗(yàn)室的吞吐量測試結(jié)果看，相比于上一代iPhone X，新一代iPhone性能提升的效果已經(jīng)達(dá)成

2. 再說點(diǎn)可能需要注意的：

但與此同時(shí)，在狹小空間額外增加了兩路天線，對四路天線之間的不平衡、匹配電路設(shè)計(jì)等等提出了更大的挑戰(zhàn)，而為了覆蓋如此眾多頻段，部分頻段上的性能折中也是不可避免的。多天線技術(shù)就像金庸先生筆下周伯通的左右互搏絕技：要一手畫方，另一首畫圓，互不相關(guān)，才能發(fā)揮出奇效。——天線擠在一個(gè)狹小空間，4x4比2x2更難做到互不相干。

對于我們此次在測試過程中觀察到的建鏈困難的現(xiàn)象，我個(gè)人的猜測是：如同此前各家在金屬外殼下慣例使用的TAS（Transmit Antenna Switch，發(fā)射天線切換策略）技術(shù)類似，4個(gè)接收/反射天線的復(fù)用、選擇與切換，內(nèi)部執(zhí)行的判別機(jī)制和選擇策略，復(fù)雜度也變得比以往更高，這可能是造成在某些場景下內(nèi)部天線切換失效，再重啟一下又能恢復(fù)正常的原因——而光看看EIRP，或者看單根天線增益，是看不出所以然的。

推測一：雖然與基站建立鏈接后數(shù)據(jù)下載方面iPhone XS和Max都有提升，但是由于內(nèi)部射頻通路或多天線之間的智能切換機(jī)制復(fù)雜，可能導(dǎo)致建鏈?zhǔn)。枰獌?nèi)部重置——反而不如單天線或2x2來的簡單、有效

推測二：iOS12.1通過軟件升級(jí)是無法改善硬件性能的，能夠修改的是一些切換機(jī)制和算法——事實(shí)上硬件本身已經(jīng)很強(qiáng)大，就好像既有丈八蛇矛，又有倚天劍、屠龍刀，但什么時(shí)候選哪件兵刃應(yīng)敵——這是個(gè)令人頭疼的問題

推測三：如果以上推測成立，我不認(rèn)為intel的基帶要為iPhone XS/Max的信號(hào)門買單，這部分應(yīng)該不是intel目前承接的范疇——未來會(huì)不會(huì)集成進(jìn)去？難說

手機(jī)發(fā)展到今天，軟件上在說人工智能，而硬件上也在引入各種復(fù)雜的自適應(yīng)策略，以便一邊保障用戶體驗(yàn)，另一邊還要嚴(yán)格遵守各國的射頻法規(guī)要求——天線工程師們變成了一群游走在市井江湖中的玄學(xué)先生：摸著電路，掐指算卦，終日無休。

五、鳴謝：

此次測試全過程，得到了愛否科技與中科國技的全力協(xié)助與支持，還有其他不愿具名的業(yè)界朋友分享的重要信息，本人必須在此一一鳴謝：

· 愛否科技：新浪微博@愛否科技

    ——吳博士評(píng)語：愛否是一家想“站著也把錢賺了”的科技新媒體，且站且珍惜，遙祝！

· 中科國技：http://www.hwa-tech.com/

   ——吳博士評(píng)語：與中科國技合作時(shí)間越長，就越體會(huì)得到創(chuàng)業(yè)者的艱辛和堅(jiān)持的可貴，遙祝！

· 來自芯片廠商、認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室、運(yùn)營商、手機(jī)廠商的不愿具名的業(yè)界朋友

   ——吳博士評(píng)語：因?yàn)橛心銈儯也皇且粋€(gè)人在戰(zhàn)斗！我不是一個(gè)好下屬，也不是一個(gè)好leader，但絕逼算是一個(gè)好朋友！

· 我的太太，女兒和小寶

   ——吳博士評(píng)語：往后余生，家庭才是主航道，帶娃才是主業(yè)。看評(píng)測和做評(píng)測的年輕娃子們，你們都不懂我說的是什么，就說我來蹭熱度...其實(shí)我只是一時(shí)技癢...

來源：新浪微博@吳醒峰     

文章已獲吳醒峰博士授權(quán)

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