乐视手机天线性能与MIMO OTA测试

下图是我这周末去葡萄牙里斯本参加的EUcap2015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！
　　【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