引言

近jin年nian來lai
，隨sui著zhe國guo產chan手shou機ji品pin牌pai在zai國guo內nei國guo際ji市shi場chang的de強qiang勢shi崛jue起qi，智zhi能neng手shou機ji領ling域yu的de競jing爭zheng進jin入ru了le白bai熱re化hua。但dan由you於yu芯xin片pian和he硬ying件jian技ji術shu的de成cheng熟shu
，手shou機ji功gong能neng越yue來lai越yue趨qu同tong，性xing能neng參can數shu也ye越yue來lai越yue相xiang似si，手shou機ji品pin牌pai間jian的de差cha異yi化hua越yue來lai越yue難nan。與yu此ci同tong時shi
，新xin特te性xing和he跑pao分fen參can數shu容rong易yi給gei消xiao費fei者zhe造zao成cheng審shen美mei疲pi勞lao。因yin此ci，消xiao費fei者zhe越yue來lai越yue看kan重zhong手shou機ji的de用yong戶hu體ti驗yan，穩wen定ding性xing和he耐nai久jiu性xing。因yin此ci
，能neng否fou持chi續xu提ti供gong最zui佳jia的de用yong戶hu體ti驗yan和he信xin得de過guo的de品pin質zhi
，成cheng為wei手shou機ji品pin牌pai未wei來lai能neng否fou成cheng功gong的de關guan鍵jian。

今天的智能手機已經不再是簡單的通訊工具，而是一個讓人們能夠隨時隨地聯網
，工作和娛樂的個人計算平台——而(er)互(hu)聯(lian)網(wang)連(lian)接(jie)
，是(shi)工(gong)作(zuo)和(he)娛(yu)樂(le)的(de)基(ji)礎(chu)。目(mu)前(qian)手(shou)機(ji)上(shang)提(ti)供(gong)網(wang)絡(luo)連(lian)接(jie)的(de)有(you)兩(liang)大(da)技(ji)術(shu)，一(yi)是(shi)從(cong)伴(ban)隨(sui)著(zhe)手(shou)機(ji)誕(dan)生(sheng)的(de)蜂(feng)窩(wo)移(yi)動(dong)網(wang)絡(luo)，二(er)是(shi)在(zai)稍(shao)晚(wan)出(chu)現(xian)但(dan)飛(fei)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)IEEE802.11無線局域網——更多的以WiFi這個名稱為人熟知。802.11技(ji)術(shu)工(gong)作(zuo)在(zai)非(fei)授(shou)權(quan)頻(pin)段(duan)
，具(ju)有(you)成(cheng)本(ben)低(di)，速(su)率(lv)高(gao)，部(bu)署(shu)簡(jian)單(dan)，覆(fu)蓋(gai)廣(guang)的(de)特(te)點(dian)。在(zai)家(jia)庭(ting)
，商(shang)場(chang)，酒(jiu)店(dian)，企(qi)業(ye)內(nei)部(bu)

，公(gong)共(gong)設(she)施(shi)等(deng)場(chang)合(he)都(dou)是(shi)用(yong)戶(hu)接(jie)入(ru)互(hu)聯(lian)網(wang)的(de)首(shou)選(xuan)方(fang)式(shi)。 根據運營商統計，無論在數據量上，還是在使用時間上手機WiFi都大大超過了移動通信。

圖1. 手機用戶移動網絡和WiFi使用比例

由於WiFi部件承載了智能手機用戶最多的數據流量和使用時間，WiFi部件的性能與質量很大程度地影響著用戶的使用體驗。然而今天
，由於部分手機品牌對WiFi部件質量不夠重視
，造成了手機用戶體驗下降和品牌認可度降低。其中，WiFi信號弱，上網速度慢， 延遲高等幾大問題受到較多的用戶投訴
，給這些手機品牌的形象帶來了負麵影響。因此，如何提高手機WiFi的質量成為各個廠商亟待重視的問題。本文將嚐試從技術角度，分析產生以上手機WiFi質量問題的深層次原因及應對方法，並揭示完整的WiFi測試對於智能手機的重要性。

一、信號差

通過查看手機屏幕上方的WiFi圖標
，用戶可以直接了解到當前WiFi信號的強弱。有時候兩個不同品牌的手機明明在相同的位置，顯示的信號格數卻不同
，於是用戶就會抱怨信號格數少的手機的WiFi信號差。這與手機WiFi接收機的性能有關。WiFi部件在與路由器連接狀態下，射頻接收機會定期測量AP發出的廣播數據包，算出RSSI值（接收信號強度指示標識）。再根據RSSI值的大小
，在操作係統上顯示出信號的強弱。正常情況下，手機距離路由器越近
，RSSI值越高，表示接收到的WiFi信號越強
；手機距離路由器越遠
，RSSI越低
，表示WiFi信號越弱。

經過校準和測試過的手機，測量得到的RSSI值和信號格數與真實的接收信號強度一致，對下行信號的接收性能也比較好。而沒有接受過校準測試的手機
，RSSI值和信號格數與真實的接收信號不一致，對下行信號的接收性能較差 。因此沒有進行接收機校準測試的手機WiFi不僅顯示信號弱
，而且上網速度和工作的範圍都要差於經過校準測試的手機。往往在正常手機能夠接收到WiFi信號的地方已經顯示沒有信號了，用戶體驗不佳。

另一種情況，有時候用戶手機上明明能看見WiFi信xin號hao在zai一yi格ge以yi上shang
，實shi際ji的de上shang網wang速su度du卻que非fei常chang慢man，甚shen至zhi形xing同tong斷duan網wang，用yong戶hu體ti驗yan受shou到dao嚴yan重zhong影ying響xiang。手shou機ji顯xian示shi有you信xin號hao說shuo明ming接jie收shou機ji沒mei有you問wen題ti，那na麼me問wen題ti出chu在zai哪na兒er

？問wen題ti出chu在zai手shou機ji的de發fa射she機ji功gong率lv上shang。對dui手shou機ji來lai說shuo發fa射she機ji功gong率lv非fei常chang重zhong要yao——發(fa)射(she)功(gong)率(lv)過(guo)高(gao)，會(hui)使(shi)手(shou)機(ji)耗(hao)電(dian)過(guo)快(kuai)
，需(xu)要(yao)頻(pin)繁(fan)充(chong)電(dian)。而(er)發(fa)射(she)功(gong)率(lv)過(guo)低(di)，會(hui)使(shi)上(shang)行(xing)信(xin)號(hao)經(jing)過(guo)路(lu)徑(jing)衰(shuai)減(jian)後(hou)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)抵(di)達(da)路(lu)由(you)器(qi)的(de)接(jie)收(shou)天(tian)線(xian)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了(le)手(shou)機(ji)的(de)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)範(fan)圍(wei)。因(yin)此(ci)，在(zai)手(shou)機(ji)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)對(dui)WiFi發射功率進行嚴格的校準和測試，以確保發射功率的準確性。

由於無線通信是雙向的，通過在生產製造過程中對手機WiFi發fa射she功gong率lv和he接jie收shou機ji靈ling敏min度du進jin行xing嚴yan格ge的de校xiao準zhun和he測ce試shi，我wo們men可ke以yi確que保bao手shou機ji的de上shang行xing鏈lian路lu和he下xia行xing鏈lian路lu在zai最zui大da工gong作zuo範fan圍wei內nei保bao持chi匹pi配pei
，而er不bu會hui出chu現xian其qi中zhong之zhi一yi拖tuo後hou腿tui的de情qing況kuang。

圖2：手機發射機和接收機校準測試的影響

第三種情況
，由於WiFi主zhu要yao工gong作zuo在zai非fei授shou權quan頻pin段duan，頻pin譜pu比bi較jiao擁yong擠ji，所suo以yi有you經jing驗yan的de用yong戶hu常chang常chang會hui選xuan擇ze將jiang路lu由you器qi切qie換huan到dao幹gan擾rao較jiao小xiao的de頻pin點dian。但dan當dang用yong戶hu手shou機ji使shi用yong不bu同tong頻pin點dian接jie入ru路lu由you器qi時shi，有you時shi會hui發fa現xian信xin號hao強qiang度du和he上shang網wang速su率lv會hui有you明ming顯xian下xia降jiang。這zhe是shi因yin為weiWiFi工作在兩個主要頻段
，2.4GHz和5GHz。每個頻段都細分為多個頻點
，如2.4GHz頻段就有從2412MHz到2484MHz的14個可用頻點

，而5GHz頻段由於帶寬更寬
，則有分布在5180MHz到5825MHz範圍內的24個頻點。對手機WiFibujianlaishuo，butongpinduandebutongpindiandeshepinxingnengbiaoxianhuiyouhendabutong。yincizaishengchanceshiguochengzhongshi，yinggaiduizhelianggepinduanneideduogepindianyicijinxingxiaozhunheceshi，congerbaozhengshoujichuchanghouzai2.4GHz和5GHz的所有頻點都能夠正常工作。

二、上網速度不夠快

接下來我們討論上網速度。WiFi作為一種無線局域網技術，比蜂窩移動通信覆蓋範圍小，終端位置不變或隻有低速移動。所以WiFi信號所處無線信道的頻率選擇性和空間正交性都要優於廣覆蓋的蜂窩網絡。因此WiFi可以更好的利用高帶寬和多天線技術的優勢實現大幅度的速率提升。目前市場主流的802.11ac Wave 2產品已經能支持高達160MHz帶寬以及MU-MIMO多用戶技術。以高通的驍龍835/836移動平台為例
，它支持802.11ac 2x2 MU-MIMO
，吞吐率比前代產品提升一倍以上。而未來的手機移動平台將會支持更高的帶寬和更多的MIMO天線數。

然而，如果在生產製造過程中忽略了對這些新的特性進行測試，很可能導致產品在實際使用中出現上網速度慢的問題。例如：很多早期的測試儀表隻支持80MHz或40MHz以(yi)下(xia)帶(dai)寬(kuan)信(xin)號(hao)的(de)生(sheng)成(cheng)和(he)解(jie)調(tiao)
，導(dao)致(zhi)在(zai)生(sheng)產(chan)測(ce)試(shi)中(zhong)部(bu)分(fen)高(gao)速(su)率(lv)模(mo)式(shi)沒(mei)能(neng)得(de)到(dao)測(ce)試(shi)，因(yin)此(ci)我(wo)們(men)無(wu)法(fa)得(de)知(zhi)產(chan)品(pin)在(zai)高(gao)速(su)率(lv)模(mo)式(shi)下(xia)是(shi)否(fou)存(cun)在(zai)質(zhi)量(liang)問(wen)題(ti)，產(chan)品(pin)上(shang)市(shi)後(hou)將(jiang)存(cun)在(zai)質(zhi)量(liang)風(feng)險(xian)。雖(sui)然(ran)一(yi)些(xie)廠(chang)家(jia)采(cai)取(qu)了(le)頻(pin)譜(pu)拚(pin)接(jie)的(de)方(fang)法(fa)去(qu)獲(huo)得(de)手(shou)機(ji)射(she)頻(pin)模(mo)塊(kuai)的(de)發(fa)射(she)機(ji)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)。但(dan)由(you)於(yu)采(cai)用(yong)了(le)非(fei)實(shi)時(shi)采(cai)樣(yang)（分多次抓取）

，這樣的結果無法最準確反映信號的真實特性，存在一定程度的誤差。而LitePoint最新一代的無線通信測試儀IQXel-MW支持160MHz的信號解調和產生，可以對這些高速率模式進行完整準確的測試。

而對MIMO的測試也存在相似的問題
，由於早期的儀表大多隻含有一套VSA/VSG組合
，因此同一時間隻能對一條射頻鏈路進行驗證。對於支持MIMO的手機
，隻能采用分時切換的方式對每一條射頻鏈路依次驗證。采用這種做法的廠家無法得知DUT工作在MIMO模式時的真實性能表現。而IQXel-MW通過配置能夠支持最多4~8路MIMO通道同時測試，因此能夠支持MIMO場景下的手機射頻鏈路性能測試。

圖3.不同帶寬和MIMO天線數的組合

三
、延時大

一(yi)些(xie)新(xin)的(de)熱(re)門(men)互(hu)聯(lian)網(wang)應(ying)用(yong)比(bi)如(ru)在(zai)線(xian)遊(you)戲(xi)，由(you)於(yu)其(qi)實(shi)時(shi)性(xing)和(he)交(jiao)互(hu)性(xing)
，對(dui)網(wang)絡(luo)時(shi)延(yan)的(de)要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao)。時(shi)延(yan)越(yue)低(di)，遊(you)戲(xi)體(ti)驗(yan)越(yue)好(hao)，時(shi)延(yan)越(yue)高(gao)
，遊(you)戲(xi)體(ti)驗(yan)越(yue)差(cha)，甚(shen)至(zhi)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)遊(you)戲(xi)。因(yin)此(ci)時(shi)延(yan)是(shi)我(wo)們(men)評(ping)估(gu)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)聯(lian)網(wang)性(xing)能(neng)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)指(zhi)標(biao)。造(zao)成(cheng)時(shi)延(yan)的(de)原(yuan)因(yin)有(you)很(hen)多(duo)。由(you)於(yu)IEEE802.11是工作在TCP/IP協議之下的MAC層和物理層協議，采用了CSMA/CD的衝突避免機製。因此，WiFi無線網絡的時延主要是由於手機信號質量不佳或者來自於其他WiFi設備的幹擾引起多次重傳造成的。而手機的接收機性能不好也會導致下行的重傳增多。

我們評估手機WiFi發射信號質量的主要指標是EVM，即誤差適量幅度。EVM反映了手機發射機信號IQ調製偏離理想值的程度。EVMyuegao，xinhaozhiliangyuecha
，zaijingguowuxianxindaodeshuaijianzhihou，luyouqijieshoujijiuhennanzhengchangjietiaogaixinhao，zaochengdiubaohezhongchuan，congeryanchanglechuanshuyanshi。yinciwomenqiwangzaishoujifasheduandexinhaozhiliangyinggaijinkenenghao，zheyangcainengbaozhengchuanshudewendinghediyanshi。zaishoujishengchanzhizaoguochengzhong，womenshiyongceshiyibiaodeVSA（矢量信號分析儀）對手機發射機發出的射頻信號進行解調分析

，計算得出EVM值。

由於EVM值反映的是射頻鏈路的噪聲性能，因此如果測試儀表的底噪過高，就會疊加到被測信號而影響EVM測量結果的準確度。一般來說
，儀表的底噪要低於EVM規範要求的10dB左右。例如
，11ac 256QAM信號的EVM要求不能高於-32dB，VSA的底噪需要低於-42dB才能夠得到相對準確的EVM測量結果。而下一代的802.11ax標準要求支持1024QAM的調製，EVM要求達到了-35dB。目前LitePoint IQXel-MW的EVM指標達到了-48dB，相對於11ax的要求有13dB以上的餘量，因此能夠精確測量這些高階調製信號的EVM值。除了EVM以外，頻率誤差和符號時鍾誤差也是衡量手機WiFi信號質量的重要指標，需要使用測試儀表對這兩個指標進行測試。

圖4. 不同調製階數的EVM指標要求

手機之間WiFi信號互相幹擾的一個重要原因是相鄰信道之間的幹擾。這項幹擾主要是由於鄰信道泄露造成，鄰信道泄露比（ACLR）反(fan)映(ying)了(le)手(shou)機(ji)發(fa)射(she)機(ji)信(xin)號(hao)泄(xie)露(lu)到(dao)相(xiang)鄰(lin)信(xin)道(dao)的(de)能(neng)量(liang)比(bi)例(li)。這(zhe)個(ge)比(bi)例(li)越(yue)高(gao)，對(dui)其(qi)他(ta)頻(pin)點(dian)工(gong)作(zuo)中(zhong)的(de)手(shou)機(ji)信(xin)號(hao)幹(gan)擾(rao)越(yue)大(da)。如(ru)果(guo)手(shou)機(ji)的(de)鄰(lin)信(xin)道(dao)抑(yi)製(zhi)不(bu)佳(jia)，則(ze)對(dui)環(huan)境(jing)造(zao)成(cheng)的(de)幹(gan)擾(rao)會(hui)很(hen)大(da)
，整(zheng)個(ge)網(wang)絡(luo)的(de)重(zhong)傳(chuan)就(jiu)會(hui)因(yin)此(ci)增(zeng)多(duo)，造(zao)成(cheng)延(yan)時(shi)增(zeng)加(jia)和(he)吞(tun)吐(tu)率(lv)下(xia)降(jiang)。在(zai)802.11標準中，主要是通過頻譜發射模板（Transmit Spectral Mask）來(lai)對(dui)手(shou)機(ji)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)譜(pu)性(xing)能(neng)進(jin)行(xing)評(ping)估(gu)。我(wo)們(men)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)的(de)頻(pin)譜(pu)發(fa)射(she)模(mo)板(ban)測(ce)試(shi)功(gong)能(neng)來(lai)對(dui)手(shou)機(ji)的(de)這(zhe)個(ge)指(zhi)標(biao)進(jin)行(xing)評(ping)估(gu)，以(yi)保(bao)證(zheng)產(chan)品(pin)在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)中(zhong)盡(jin)量(liang)減(jian)少(shao)對(dui)相(xiang)鄰(lin)信(xin)道(dao)的(de)幹(gan)擾(rao)。

手shou機ji的de接jie收shou機ji性xing能neng對dui時shi延yan來lai說shuo也ye非fei常chang重zhong要yao
，一yi個ge良liang好hao的de接jie收shou機ji能neng夠gou正zheng確que接jie收shou對dui方fang發fa出chu的de數shu據ju包bao。如ru果guo接jie收shou失shi敗bai，則ze會hui造zao成cheng重zhong傳chuan以yi及ji數shu據ju速su率lv下xia降jiang。從cong而er產chan生sheng較jiao大da的de時shi延yan。評ping估gu接jie收shou機ji性xing能neng的de方fang法fa主zhu要yao是shi由you測ce試shi儀yi表biao的deVSG（矢量信號發生器）發出不同MCS（調製編碼方案）的WiFi標準信號
，通過測量手機接收機的PER（誤包率）來判斷接收機的性能。對於VSG來說
，要求支持比較大的動態範圍，並且對底噪也有較高的要求。而IQXel-MW的VSG底噪在-48dB以下
，動態範圍大，完全滿足WiFI接收機測試的要求。

結語

jintian
，zhinengshoujizaiwomendeshenghuozhongyijingjihubukehuoque，gedazhinengshoujipinpaihaizaibuduandejinxingjishugexin。danwulunzhinengshoujizengjiashenmeyangdexintexinghexingongneng
，qizhongdeWiFi部件依然承載著最多的網絡流量。因此WiFi部件的性能和品質製約了智能手機用戶的使用體驗和智能手機的品牌認可度。本文嚐試從技術角度，分析了智能手機中常見的WiFizhiliangwentiruxinhaoqiangdu

，sulvyijiyanshidengdechengyin。youcongceshijiaodu，tantaoleshoujizhizaoqiyeruhezaishengchanzhizaoguochengzhongjinxingwanzhengzhunquedeceshi，congernenggouzuidachengdubimianzhexieqianzaidezhiliangwenti。

推薦閱讀：
高效率、低功率轉換IC是如何改善可穿戴設備性能的？
簡單分析一下MCU破解技術
分享設計射頻電路電源的要點與經驗
 深度解析電感的結構、分類及特性