手機無線網(wǎng)絡(luò)信號測試分析

張偉東+智國賓

【摘要】 本文主要是陜西聯(lián)通寶雞分公司針對在移動網(wǎng)日常優(yōu)化工作中手機信號變化方面的分析和總結(jié)。文章分別從理論分析、實地測試、不同場景等角度入手，比較全面和系統(tǒng)地闡明了手機終端在移動網(wǎng)絡(luò)中不同環(huán)境下信號強度、質(zhì)量、發(fā)射功率與用戶感知之間的關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】 信號 無線環(huán)境 手機 天線

手機已經(jīng)是人們不能離開的通信工具，手機上顯示的信號強度更是常常引起人們的關(guān)注。手機用戶通話過程中出現(xiàn)的掉話、無法接通和話音斷續(xù)等現(xiàn)象均與手機的強度和質(zhì)量有關(guān)。作者通過對日常優(yōu)化工作積累和分析，別從理論分析、實地測試、不同場景等角度入手比較全面和系統(tǒng)地闡明了手機終端在移動網(wǎng)絡(luò)中不同環(huán)境下信號強度、質(zhì)量、發(fā)射功率與用戶感知之間的關(guān)系。

一、信號波動的定義

信號波動，通常指手機信號強度指示變化的現(xiàn)象，又稱信號漂移、信號不穩(wěn)、信號抖動。

二、信號波動的分類

在專業(yè)上，將信號波動按照現(xiàn)象分為三類，即：

1、手機在空閑狀態(tài)（即不通話）時的信號波動；

2、手機從空閑狀態(tài)到通話狀態(tài)時（即呼叫）的信號波動；

3、手機在通話時的信號波動

三、信號強度的定義

對于信號波動，通常指手機信號強度指示的變化，那么，什么是手機信號強度指示呢？在此，需要對其進行詳細的描述：

1、每個小區(qū)有一個BCCH（導(dǎo)頻功率）頻率，該頻率每個時隙必須恒功率連續(xù)發(fā)射，即所謂的沒有功率控制。

2、空閑時（即用戶不打電話）手機測量服務(wù)小區(qū)BCCH電平（導(dǎo)頻功率RSCP），同時測量六個非服務(wù)小區(qū)的電平值。

3、手機根據(jù)BCCH（RSCP）的信號強度情況做小區(qū)重選，以保證到手機留在某一“最好”的小區(qū)。

4、空閑時手機顯示的是服務(wù)小區(qū)的BCCH的接收電平（導(dǎo)頻功率RSCP）。

5、手機信號強度的顯示沒有統(tǒng)一標準，由各手機廠商自行規(guī)定，而且同一生產(chǎn)商不同型號手機也存在信號強度顯示（或接收靈敏度）的差異。因為在GSM網(wǎng)絡(luò)中，通常手機最小接入門限為-105dBm，，而WCDMA網(wǎng)絡(luò)中手機最小接入門限為-120dBm，最直接的就是手機是否顯示網(wǎng)絡(luò)圖標。但是，對于一個范圍帶的信號強度，其步長可以由生產(chǎn)商定義，后面會有對手機信號強度的舉例說明。

四、信號波動原因分析

4.1空閑狀態(tài)下手機信號波動

4.1.1傳播造成的信號波動

1）傳播特性

無線電波具有以下四大特性：

1、無線電波傳播的三種形式：直射、繞射、散射（反射）；

2、接收信號強度是各種傳播路徑矢量和的幅度；

3、接收信號的強度是隨機變量；

4、傳播環(huán)境是時變的，所以無線信道的衰落也是時變的。即使手機靜止不動，其接收信號強度也是時變的。

2）傳播特性引起的信號波動處理方法

1、傳播造成的信號波動占用戶投訴的比較多數(shù)，這時應(yīng)設(shè)法了解用戶投訴的真實原因。

2、當手機接收電平中值很強時，傳播造成的信號波動不會導(dǎo)致手機 信號格數(shù)變化。此時用專用測試手機還是可以看到信號強度值的變化，對這種情況應(yīng)該用合適的方式向用戶解釋。

3、當手機接收電平中值很弱時，可以看到手機信號格數(shù)變化。如果信號太弱而影響用戶通話，應(yīng)改善覆蓋。

4.2天線選型對信號波動的影響

4.2.1天線特性

天線方向圖有主瓣區(qū)和副瓣區(qū)；

副瓣區(qū)有許多交錯的零點和峰點；

全向高增益天線垂直波瓣很窄（一般小于7度）；

天線晃動時，從副瓣覆蓋區(qū)的固定點看，就是天線增益發(fā)生變化 ，極端情況下零點和峰點交替照射測試點，造成信號波動。

4.2.2天線特性引起的信號波動處理方法

在現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中，針對天線選型不當造成的信號波動，一般在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中建議用以下手段抑制信號波動：1、建議更換為帶下傾角及零點填充全向天線或采用寬波束低增益天線 ；2、改全向站為定向站 。

4.3通話過程中的信號波動

4.3.1通話過程中的小區(qū)切換

小區(qū)切換是維持移動臺從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)時通話能繼續(xù)進行，以滿足網(wǎng)絡(luò)管理的需要。觸發(fā)切換的原因是很多的，若切換的目標小區(qū)很遠，就有可能造成信號波動。

4.3.2通話過程中干擾

通話過程中的干擾往往表現(xiàn)為上下行的電平比較高，但信號質(zhì)量卻很差，直接后果是導(dǎo)致質(zhì)量（高BER）觸發(fā)的切換。若切換的目標小區(qū)信號和源小區(qū)信號強度差異比較大，就會造成信號波動。當Ec/Io話音質(zhì)量很差時，如果已經(jīng)排除了硬件故障，就說明它所采樣的頻點有干擾，設(shè)法排除干擾。

五、主流手機測試研究

目前主流的3G手機主要有iphone4、iphone4S、HTC、摩托羅拉、諾基亞、中興、華為。

5.1測試要求

準備好不同型號的手機，找到覆蓋邊緣，車速緩慢前行，記錄好不同手機在信號波動時的接收電平和RSCP，按照以下附件進行記錄。

5.2測試結(jié)果

手機在不同弱覆蓋場景下信號強度如表1：

網(wǎng)絡(luò)類型 手機型號 手機最多顯示格數(shù) >-90dBm -90～-95dBm -95～-100dBm -100～-105dBm -105～-110dBm -110～-115dBm -115～-120dBm

高樓弱覆蓋場景鎖WCDMA IPHONE4 5 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（1格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

HTC G10 4 正常（4格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

NOKIA N85 7 正常（7格） 正常（6格） 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 語音斷續(xù)（2格） 語音斷續(xù)（1格）

快衰落場景鎖WCDMA IPHONE4 5 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（1格） 掉話 脫網(wǎng)

HTC G10 4 正常（4格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（2格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

NOKIA N85 7 正常（7格） 正常（6格） 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 語音斷續(xù)（2格） 脫網(wǎng)

深度覆蓋場景鎖WCDMA IPHONE4 5 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 正常（1格） 掉話（1格） 脫網(wǎng)

HTC G10 4 正常（4格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 正常（1格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

NOKIA N85 7 正常（7格） 正常（6格） 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 掉話（1格）

表1

手機在無線環(huán)境相對單一的覆蓋邊緣測試情況：

由圖1可知，隨著使用VC業(yè)務(wù)的手機慢慢向覆蓋邊緣移動，RSCP和ECIO逐漸下降，Tx Power逐漸上升。手機脫網(wǎng)時，RSCP降至-118.54，EcIo降至-19.04，Tx Power升至手機發(fā)射能力最大值21。 測試中發(fā)現(xiàn)無線信號RSCP低于-115且EcIo低于-18時時，還可以正常做語音呼叫。

由圖2可知，隨著使用HSDPA業(yè)務(wù)的手機慢慢向覆蓋邊緣移動，RSCP和EcIo逐漸下降，Tx Power逐漸上升。手機脫網(wǎng)時，RSCP降至-115.83，EcIo降至-22.74，Tx Power升至手機發(fā)射能力最大值24，手機速率降至539.64kbps直至為0kbps。圖中突然信號變好且速率回升，是由于測試路線存在轉(zhuǎn)角，無線信號有一段突變。測試中發(fā)現(xiàn)HSDPA下載速率隨著無線信號的變差下降，但無線信號RSCP低于-115且無線信號EcIo低于-18時，還可以正常做HSDPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

六、小結(jié)

手機在無線環(huán)境復(fù)雜的市區(qū)測試情況：

對于語音業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-108，EcIo低至-15時，手機信號就開始頻繁的在1格和2格之間切換（N85為3格），特別是iphone手機。語音通話質(zhì)量開始出現(xiàn)有偶爾的斷續(xù)或是單通，當RSCP惡化到-110的時候就已經(jīng)不能滿足。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-105，EcIo低至-14時速率還可以獲得很好的數(shù)據(jù)速率600kbps左右，用戶感受遠高于GPRS或EDGE。但是當RSCP低于-110后EcIo就開始急劇惡化，上網(wǎng)非常不流暢，甚至出現(xiàn)沒有速率的現(xiàn)象。

對于HSDPA業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-107，EcIo低至-16時尚可使用。但是，由于Down link覆蓋已經(jīng)很差，且誤塊率達到12%，再往覆蓋邊緣移動EcIo低至-18，就無法正常使用，直至掉線。

手機在無線環(huán)境相對單一的覆蓋邊緣測試情況：

對于語音業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-118，EcIo低至-19時尚可使用。但是，由于Down link覆蓋已經(jīng)很差，且手機發(fā)射能力達到最大值21，再往覆蓋邊緣移動，存在掉話風(fēng)險。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-110.75，EcIo低至-18.33時速率仍然可以獲得很好的數(shù)據(jù)速率539.64kbps，用戶感受遠高于GPRS或EDGE。但是，由于Down link覆蓋已經(jīng)很差，且手機發(fā)射能力達到最大值24，再往覆蓋邊緣移動，存在掉線風(fēng)險。

因此，無論是什么場景，比如：覆蓋邊緣、覆蓋空洞、室內(nèi)（地下室、車庫）或信號快衰落區(qū)域，當無線信號變得很差，且手機發(fā)射功率達到最大值時，很難保證業(yè)務(wù)繼續(xù)使用。

為了保證用戶使用3G網(wǎng)絡(luò)時得到很好的感知，就必須保證業(yè)務(wù)的延續(xù)性。在3G和2G覆蓋都不好的區(qū)域，就必須加站解決；在3G覆蓋不好，但2G覆蓋好的區(qū)域，就可以采取2/3G互操作技術(shù)，使用戶在3G和2G網(wǎng)絡(luò)之間平滑移動。

參 考 文 獻

[1]華為技術(shù)公司.《GSM無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》.人民郵電出版社

[2]王瑩//劉寶玲 .《WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》.人民郵電出版社

[3]張傳福 彭燦. 《WCDMA通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計》.人民郵電出版社

[4]William C.Y. Lee. 《移動通信工程理論與應(yīng)用》.人民郵電出版社

[5]胡捍英、楊峰義.《第三代移動通信系統(tǒng)》.人民郵電出版社

HTC G10 4 正常（4格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

NOKIA N85 7 正常（7格） 正常（6格） 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 語音斷續(xù)（2格） 語音斷續(xù)（1格）

快衰落場景鎖WCDMA IPHONE4 5 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（1格） 掉話 脫網(wǎng)

HTC G10 4 正常（4格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（2格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

NOKIA N85 7 正常（7格） 正常（6格） 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 語音斷續(xù)（2格） 脫網(wǎng)

深度覆蓋場景鎖WCDMA IPHONE4 5 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 正常（1格） 掉話（1格） 脫網(wǎng)

HTC G10 4 正常（4格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 正常（1格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

NOKIA N85 7 正常（7格） 正常（6格） 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 掉話（1格）

表1

手機在無線環(huán)境相對單一的覆蓋邊緣測試情況：

由圖1可知，隨著使用VC業(yè)務(wù)的手機慢慢向覆蓋邊緣移動，RSCP和ECIO逐漸下降，Tx Power逐漸上升。手機脫網(wǎng)時，RSCP降至-118.54，EcIo降至-19.04，Tx Power升至手機發(fā)射能力最大值21。 測試中發(fā)現(xiàn)無線信號RSCP低于-115且EcIo低于-18時時，還可以正常做語音呼叫。

由圖2可知，隨著使用HSDPA業(yè)務(wù)的手機慢慢向覆蓋邊緣移動，RSCP和EcIo逐漸下降，Tx Power逐漸上升。手機脫網(wǎng)時，RSCP降至-115.83，EcIo降至-22.74，Tx Power升至手機發(fā)射能力最大值24，手機速率降至539.64kbps直至為0kbps。圖中突然信號變好且速率回升，是由于測試路線存在轉(zhuǎn)角，無線信號有一段突變。測試中發(fā)現(xiàn)HSDPA下載速率隨著無線信號的變差下降，但無線信號RSCP低于-115且無線信號EcIo低于-18時，還可以正常做HSDPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

六、小結(jié)

手機在無線環(huán)境復(fù)雜的市區(qū)測試情況：

對于語音業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-108，EcIo低至-15時，手機信號就開始頻繁的在1格和2格之間切換（N85為3格），特別是iphone手機。語音通話質(zhì)量開始出現(xiàn)有偶爾的斷續(xù)或是單通，當RSCP惡化到-110的時候就已經(jīng)不能滿足。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-105，EcIo低至-14時速率還可以獲得很好的數(shù)據(jù)速率600kbps左右，用戶感受遠高于GPRS或EDGE。但是當RSCP低于-110后EcIo就開始急劇惡化，上網(wǎng)非常不流暢，甚至出現(xiàn)沒有速率的現(xiàn)象。

對于HSDPA業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-107，EcIo低至-16時尚可使用。但是，由于Down link覆蓋已經(jīng)很差，且誤塊率達到12%，再往覆蓋邊緣移動EcIo低至-18，就無法正常使用，直至掉線。

手機在無線環(huán)境相對單一的覆蓋邊緣測試情況：

對于語音業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-118，EcIo低至-19時尚可使用。但是，由于Down link覆蓋已經(jīng)很差，且手機發(fā)射能力達到最大值21，再往覆蓋邊緣移動，存在掉話風(fēng)險。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-110.75，EcIo低至-18.33時速率仍然可以獲得很好的數(shù)據(jù)速率539.64kbps，用戶感受遠高于GPRS或EDGE。但是，由于Down link覆蓋已經(jīng)很差，且手機發(fā)射能力達到最大值24，再往覆蓋邊緣移動，存在掉線風(fēng)險。

因此，無論是什么場景，比如：覆蓋邊緣、覆蓋空洞、室內(nèi)（地下室、車庫）或信號快衰落區(qū)域，當無線信號變得很差，且手機發(fā)射功率達到最大值時，很難保證業(yè)務(wù)繼續(xù)使用。

為了保證用戶使用3G網(wǎng)絡(luò)時得到很好的感知，就必須保證業(yè)務(wù)的延續(xù)性。在3G和2G覆蓋都不好的區(qū)域，就必須加站解決；在3G覆蓋不好，但2G覆蓋好的區(qū)域，就可以采取2/3G互操作技術(shù)，使用戶在3G和2G網(wǎng)絡(luò)之間平滑移動。

參 考 文 獻

[1]華為技術(shù)公司.《GSM無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》.人民郵電出版社

[2]王瑩//劉寶玲 .《WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》.人民郵電出版社

[3]張傳福 彭燦. 《WCDMA通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計》.人民郵電出版社

[4]William C.Y. Lee. 《移動通信工程理論與應(yīng)用》.人民郵電出版社

[5]胡捍英、楊峰義.《第三代移動通信系統(tǒng)》.人民郵電出版社

HTC G10 4 正常（4格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

NOKIA N85 7 正常（7格） 正常（6格） 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 語音斷續(xù)（2格） 語音斷續(xù)（1格）

快衰落場景鎖WCDMA IPHONE4 5 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（1格） 掉話 脫網(wǎng)

HTC G10 4 正常（4格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 語音斷續(xù)（2格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

NOKIA N85 7 正常（7格） 正常（6格） 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 語音斷續(xù)（2格） 脫網(wǎng)

深度覆蓋場景鎖WCDMA IPHONE4 5 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 正常（1格） 掉話（1格） 脫網(wǎng)

HTC G10 4 正常（4格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 正常（1格） 語音斷續(xù)（1格） 脫網(wǎng)

NOKIA N85 7 正常（7格） 正常（6格） 正常（5格） 正常（4格） 正常（3格） 正常（2格） 掉話（1格）

表1

手機在無線環(huán)境相對單一的覆蓋邊緣測試情況：

由圖1可知，隨著使用VC業(yè)務(wù)的手機慢慢向覆蓋邊緣移動，RSCP和ECIO逐漸下降，Tx Power逐漸上升。手機脫網(wǎng)時，RSCP降至-118.54，EcIo降至-19.04，Tx Power升至手機發(fā)射能力最大值21。 測試中發(fā)現(xiàn)無線信號RSCP低于-115且EcIo低于-18時時，還可以正常做語音呼叫。

由圖2可知，隨著使用HSDPA業(yè)務(wù)的手機慢慢向覆蓋邊緣移動，RSCP和EcIo逐漸下降，Tx Power逐漸上升。手機脫網(wǎng)時，RSCP降至-115.83，EcIo降至-22.74，Tx Power升至手機發(fā)射能力最大值24，手機速率降至539.64kbps直至為0kbps。圖中突然信號變好且速率回升，是由于測試路線存在轉(zhuǎn)角，無線信號有一段突變。測試中發(fā)現(xiàn)HSDPA下載速率隨著無線信號的變差下降，但無線信號RSCP低于-115且無線信號EcIo低于-18時，還可以正常做HSDPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

六、小結(jié)

手機在無線環(huán)境復(fù)雜的市區(qū)測試情況：

對于語音業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-108，EcIo低至-15時，手機信號就開始頻繁的在1格和2格之間切換（N85為3格），特別是iphone手機。語音通話質(zhì)量開始出現(xiàn)有偶爾的斷續(xù)或是單通，當RSCP惡化到-110的時候就已經(jīng)不能滿足。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-105，EcIo低至-14時速率還可以獲得很好的數(shù)據(jù)速率600kbps左右，用戶感受遠高于GPRS或EDGE。但是當RSCP低于-110后EcIo就開始急劇惡化，上網(wǎng)非常不流暢，甚至出現(xiàn)沒有速率的現(xiàn)象。

對于HSDPA業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-107，EcIo低至-16時尚可使用。但是，由于Down link覆蓋已經(jīng)很差，且誤塊率達到12%，再往覆蓋邊緣移動EcIo低至-18，就無法正常使用，直至掉線。

手機在無線環(huán)境相對單一的覆蓋邊緣測試情況：

對于語音業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-118，EcIo低至-19時尚可使用。但是，由于Down link覆蓋已經(jīng)很差，且手機發(fā)射能力達到最大值21，再往覆蓋邊緣移動，存在掉話風(fēng)險。

對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無線信號RSCP低至-110.75，EcIo低至-18.33時速率仍然可以獲得很好的數(shù)據(jù)速率539.64kbps，用戶感受遠高于GPRS或EDGE。但是，由于Down link覆蓋已經(jīng)很差，且手機發(fā)射能力達到最大值24，再往覆蓋邊緣移動，存在掉線風(fēng)險。

因此，無論是什么場景，比如：覆蓋邊緣、覆蓋空洞、室內(nèi)（地下室、車庫）或信號快衰落區(qū)域，當無線信號變得很差，且手機發(fā)射功率達到最大值時，很難保證業(yè)務(wù)繼續(xù)使用。

為了保證用戶使用3G網(wǎng)絡(luò)時得到很好的感知，就必須保證業(yè)務(wù)的延續(xù)性。在3G和2G覆蓋都不好的區(qū)域，就必須加站解決；在3G覆蓋不好，但2G覆蓋好的區(qū)域，就可以采取2/3G互操作技術(shù)，使用戶在3G和2G網(wǎng)絡(luò)之間平滑移動。

參 考 文 獻

[1]華為技術(shù)公司.《GSM無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》.人民郵電出版社

[2]王瑩//劉寶玲 .《WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化》.人民郵電出版社

[3]張傳福 彭燦. 《WCDMA通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計》.人民郵電出版社

[4]William C.Y. Lee. 《移動通信工程理論與應(yīng)用》.人民郵電出版社

[5]胡捍英、楊峰義.《第三代移動通信系統(tǒng)》.人民郵電出版社