iPhone XS訊號不好？前華為工程師卻稱iPhone打通任督二脈了
今年蘋果推出了iPhone XS/XS Max及LCD屏的iPhone XR三款手機，蘋果iPhone手機優點很多，不過今年的iPhone除了售價貴、銷量低的批評之外還陷入了訊號門漩渦中，有很多使用者表示iPhone XS/XS Max的訊號不佳，甚至不如iPhone X，但也有人表示訊號沒什麼變化。這個很玄學的問題引發了不少爭議，此前也有專業人士分析過蘋果iPhone XS/XS Max的天線效能。國內知名MIMO OTA專家、前華為5級專家、IEEE高階會員，教授級高階工程師吳醒峰日前也從專業角度測試了iPhone XS/XS Max的訊號效能，他對iPhone的評價很高，認為蘋果能夠將4天線覆蓋如此寬的頻域範圍，這種設計能力，當今武林，唯有iPhone——猶如一個厚積薄發的武林高手，一次打通任督二脈。
ofollow,noindex">我關於iPhoneXS、XS Max訊號門的分析和看法 ——吳醒峰
​​​先來回顧一下iPhone XS、XS Max的訊號門事件。
一、WIWavelength的資料分析
國內不少媒體都是喜歡翻牆去找國外的一些材料進行炒作和分析，被引用比較多的是WiWavelength這個網站的工程師blog（連結：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的資料，也算比較專業。
建議學有餘力的同學，直接去看FCC的報告，我給出Max和XS的報告原文兩個連結：（看完你 會知道一臺手機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，並不是做天線/效能測試工程師出身​​，因為他使用的主要是EIRP這個值進行論述，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，最後得出這樣一句話的結論：“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在實驗室裡面測的EIRP值從來沒有像今年這樣糙，從上一代iPhone8/X換到這一代iPhoneXS的使用者，等著你們體驗的“好訊息”哦 *_^
這篇文章的主要問題在於：使用了FCC的EIRP作為無線效能優劣的對比依據
FCC對EIRP的要求其實是限定手機的最大發射危害，而不是去量化表徵手機的通訊質量
EIRP = 傳導發射功率 + 天線增益，而這裡的天線增益，是使用天線在最好方向的值——這一點有一些工程師也會忽略——對於一臺位置和姿態隨時變化的手持移動的手機來說，僅僅憑最好方向的EIRP，很難全面瞭解天線效能。
最後，你們可能注意到了，EIRP一直說的是“發射”特性，而你們最關心的是“接收”效能，這一點，AJ本人在原帖10月31日的一個回覆中也強調了一下：
​綜上，WiWavelength上面的帖子關於iPhone XS/XS Max訊號問題的參考意義其實並不大。那麼我們應該通過什麼樣的測試和資料，能夠去了解一下一臺手機的天線或者訊號問題呢？
——要做OTA（Over The Air）測試，而不是傳導（Conductive Testing）。
二、傳導測試、常規OTA測試與最先進的MIMO OTA測試：
·左邊紅框裡面是傳導測試：把天線旁路掉，測訊號進入天線之前的強度——這也是EIRP公式當中的“傳導發射功率”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，方法存在了應該有一個世紀了。
·右邊綠框當中是常規OTA的測試方法：把手機整個放到一個無電磁波發射的“微波暗室”當中，以便精確地測量包含天線在內的手機整機的接收效能和發射效能，通過測量球面每一個點的功率值，再進行球面的加權平均，可以得到TRP、TIS兩個指標，前者代表發射效能，後者代表接收靈敏度，還能得到手機在不同方向的完整的3D效能示意圖（見圖中右下角六個小圖）——ZEALER用的是這種測試方法，從2G時代，已經存在了近二十年。
這些常規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，然而由於4G開始的多天線MIMO（多入多出）系統的出現，原有這兩種測試方法均無法很好地對4G手機整體效能做評估：因為不僅僅要考慮天線和手機整機，還要考慮由於外界環境帶來的通道衰落的影響，考察基帶晶片對多天線得到的多路訊號的處理能力——這種更接近模擬真實環境的測試，被稱為MIMO OTA測試，是最近5年來才開始出現並標準化的。
最新的MIMO OTA測試，可以完成在規定通道環境下的下行吞吐量的測試，通俗點說，就是在實驗室裡面模擬一點點降低手機所在場地的訊號強度，觀察下載速率有沒有變慢，或者說誰在更低的訊號強度下，能夠維持住更高的下載速率。MIMO OTA的暗室被設計成這樣：
在這個場地上，我們此次針對三星Galaxy note9、小米8、華為P20pro、iPhone X，iPhone XS，iPhoneXS Max這幾款有代表性產品，進行了無線效能比對測試。
三、MIMO OTA實驗室測試結果
第一次測試：
在最新的iOS 12.1升級之前完成，六款終端分別是：三星Galaxy note9、小米8、華為P20pro、iPhone X，iPhone XS，iPhoneXS Max。
由於時間所限，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）三個典型頻段進行測試（依據工信部的行業標準YD/T 2869.1-2015）
因為在Band 41觀察到了iPhone XS/XS Max建立連線困難的情況，沒有完成比對。
第一次測試的結論：
從Band3和Band39的情況看，最新這代iPhoneXS和XS Max的效能比去年的iPhone X是有顯著提升的，這應該得益於他們最新的4X4 多天線設計；
XS和XS Max在Band41發生建鏈困難，複測如故，原因不明；
PS:後來經過反覆調測，Max一旦建立連結之後，所得測試曲線顯示效能並不差；
2. 第二次測試：
雖然蘋果公司沒有官方迴應XS和XS Max的訊號門，但是在最新的iOS12.1版本升級中有如下描述：
因此我們第二次對升級前後的XS Max做了複測，參與測試的樣機有5臺：iPhone X， XR, XS, 以及兩臺Max，記錄為Max-1，Max-2。
現象：升級之前，在Band41上，XS和兩臺Max依然有建鏈困難的現象，但一旦建立連結，效能曲線保持比較好的狀態——而升級之後，在Band41建鏈困難的現象消失了！
以下貼出升級完成後的MIMO OTA測試圖線：
​第二次測試結論：
升級iOS12.1之後，對XS和XS Max的建鏈能力有所改善；
但XR在Band3上出現了異常情況，原因不詳；
四. 個人分析與結論：
1. 先說點令人稱讚的方面：
iPhone的射頻與天線設計能力在業界是比較領先的，自從iPhone X開創蘋果的全面屏以來，天線效能要保持不退化太多，對天線工程師來說的難度就已經加倍， 此次iPhone XS/Max初次推出4x4 MIMO，就一步達成了在數個頻段都支援四天線，整個跨越了1700MHz~2500MHz如此大的頻寬範圍 ——相比之下，另外兩家競爭者基本只在某幾個高頻頻段支援4x4，二者的設計難度有本質的不同——以下資料來源於FCC報告，可以推斷XS和Max第3、4根天線分別支援的頻段：
·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，目前尚無任何支援4x4的商用手機產品；
·藍色方框部分是2.5GHz以上頻段，三星、華為、蘋果都已有商用產品支援4x4；
1綠色部分從1.7GHz-2.5GHz，同時能夠覆蓋藍色+綠色這兩個頻域內各頻段的4x4，目前應該只有iPhoneXS和XS Max，其他廠商通常是支援其中某一個或某幾個頻段；
蘋果雖然不是第一家將4天線應用到手機當中的廠商，但是能夠將4天線覆蓋如此寬的頻域範圍，這種設計能力，當今武林，唯有iPhone——猶如一個厚積薄發的武林高手，一次打通任督二脈；
結論二：從技術優勢應用到產品效能提升：從這次MIMO OTA實驗室的吞吐量測試結果看，相比於上一代iPhone X，新一代iPhone效能提升的效果已經達成
2. 再說點可能需要注意的：
但與此同時，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、匹配電路設計等等提出了更大的挑戰，而為了覆蓋如此眾多頻段，部分頻段上的效能折中也是不可避免的。多天線技術就像金庸先生筆下週伯通的左右互搏絕技：要一手畫方，另一首畫圓，互不相關，才能發揮出奇效。——天線擠在一個狹小空間，4x4比2x2更難做到互不相干。
對於我們此次在測試過程中觀察到的建鏈困難的現象，我個人的猜測是：如同此前各家在金屬外殼下慣例使用的TAS（Transmit Antenna Switch，發射天線切換策略）技術類似，4個接收/反射天線的複用、選擇與切換，內部執行的判別機制和選擇策略，複雜度也變得比以往更高，這可能是造成在某些場景下內部天線切換失效，再重啟一下又能恢復正常的原因——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：雖然與基站建立連結後資料下載方面iPhone XS和Max都有提升，但是由於內部射頻通路或多天線之間的智慧切換機制複雜，可能導致建鏈失敗，需要內部重置——反而不如單天線或2x2來的簡單、有效
推測二：iOS12.1通過軟體升級是無法改善硬體效能的，能夠修改的是一些切換機制和演算法——事實上硬體本身已經很強大，就好像既有丈八蛇矛，又有倚天劍、屠龍刀，但什麼時候選哪件兵刃應敵——這是個令人頭疼的問題
推測三：如果以上推測成立，我不認為intel的基帶要為iPhone XS/Max的訊號門買單，這部分應該不是intel目前承接的範疇——未來會不會整合進去？難說
手機發展到今天，軟體上在說人工智慧，而硬體上也在引入各種複雜的自適應策略，以便一邊保障使用者體驗，另一邊還要嚴格遵守各國的射頻法規要求——天線工程師們變成了一群遊走在市井江湖中的玄學先生：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助與支援，還有其他不願具名的業界朋友分享的重要資訊，本人必須在此一一鳴謝：
——吳博士評語：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/
——吳博士評語：與中科國技合作時間越長，就越體會得到創業者的艱辛和堅持的可貴，遙祝！
來自晶片廠商、認證實驗室、運營商、手機廠商的不願具名的業界朋友
——吳博士評語：因為有你們，我不是一個人在戰鬥！我不是一個好下屬，也不是一個好leader，但絕逼算是一個好朋友！
我的太太，女兒和小寶
——吳博士評語：往後餘生，家庭才是主航道，帶娃才是主業。看評測和做評測的年輕娃子們，你們都不懂我說的是什麼，就說我來蹭熱度...其實我只是一時技癢