手機無線網絡信號測試分析

張偉東+智國賓

【摘要】 本文主要是陜西聯通寶雞分公司針對在移動網日常優化工作中手機信號變化方面的分析和總結。文章分別從理論分析、實地測試、不同場景等角度入手，比較全面和系統地闡明了手機終端在移動網絡中不同環境下信號強度、質量、發射功率與用戶感知之間的關系。

【關鍵詞】 信號 無線環境 手機 天線

手機已經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注。手機用戶通話過程中出現的掉話、無法接通和話音斷續等現象均與手機的強度和質量有關。作者通過對日常優化工作積累和分析，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地闡明了手機終端在移動網絡中不同環境下信號強度、質量、發射功率與用戶感知之間的關系。

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象，又稱信號漂移、信號不穩、信號抖動。

二、信號波動的分類

在專業上，將信號波動按照現象分為三類，即：

1、手機在空閑狀態（即不通話）時的信號波動；

2、手機從空閑狀態到通話狀態時（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、每個小區有一個BCCH（導頻功率）頻率，該頻率每個時隙必須恒功率連續發射，即所謂的沒有功率控制。

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

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

4、空閑時手機顯示的是服務小區的BCCH的接收電平（導頻功率RSCP）。

5、手機信號強度的顯示沒有統一標準，由各手機廠商自行規定，而且同一生產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網絡中，通常手機最小接入門限為-105dBm，，而WCDMA網絡中手機最小接入門限為-120dBm，最直接的就是手機是否顯示網絡圖標。但是，對于一個范圍帶的信號強度，其步長可以由生產商定義，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，這時應設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致手機 信號格數變化。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變化。如果信號太弱而影響用戶通話，應改善覆蓋。

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和副瓣區；

副瓣區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，從副瓣覆蓋區的固定點看，就是天線增益發生變化 ，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

在現實網絡優化中，針對天線選型不當造成的信號波動，一般在網絡優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通話過程中的小區切換

小區切換是維持移動臺從一個小區移動到另一個小區時通話能繼續進行，以滿足網絡管理的需要。觸發切換的原因是很多的，若切換的目標小區很遠，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為上下行的電平比較高，但信號質量卻很差，直接后果是導致質量（高BER）觸發的切換。若切換的目標小區信號和源小區信號強度差異比較大，就會造成信號波動。當Ec/Io話音質量很差時，如果已經排除了硬件故障，就說明它所采樣的頻點有干擾，設法排除干擾。

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測試結果

手機在不同弱覆蓋場景下信號強度如表1：

網絡類型 手機型號 手機最多顯示格數 >-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（1格） 語音斷續（1格） 脫網

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（1格） 脫網

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（2格） 語音斷續（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（1格） 掉話 脫網

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

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（2格） 脫網

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

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（1格） 脫網

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業務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。手機脫網時，RSCP降至-118.54，EcIo降至-19.04，Tx Power升至手機發射能力最大值21。 測試中發現無線信號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業務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。手機脫網時，RSCP降至-115.83，EcIo降至-22.74，Tx Power升至手機發射能力最大值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角，無線信號有一段突變。測試中發現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數據業務。

六、小結

手機在無線環境復雜的市區測試情況：

對于語音業務，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。語音通話質量開始出現有偶爾的斷續或是單通，當RSCP惡化到-110的時候就已經不能滿足。

對于數據業務，無線信號RSCP低至-105，EcIo低至-14時速率還可以獲得很好的數據速率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，上網非常不流暢，甚至出現沒有速率的現象。

對于HSDPA業務，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。

手機在無線環境相對單一的覆蓋邊緣測試情況：

對于語音業務，無線信號RSCP低至-118，EcIo低至-19時尚可使用。但是，由于Down link覆蓋已經很差，且手機發射能力達到最大值21，再往覆蓋邊緣移動，存在掉話風險。

對于數據業務，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據速率539.64kbps，用戶感受遠高于GPRS或EDGE。但是，由于Down link覆蓋已經很差，且手機發射能力達到最大值24，再往覆蓋邊緣移動，存在掉線風險。

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

為了保證用戶使用3G網絡時得到很好的感知，就必須保證業務的延續性。在3G和2G覆蓋都不好的區域，就必須加站解決；在3G覆蓋不好，但2G覆蓋好的區域，就可以采取2/3G互操作技術，使用戶在3G和2G網絡之間平滑移動。

參 考 文 獻

[1]華為技術公司.《GSM無線網絡規劃與優化》.人民郵電出版社

[2]王瑩//劉寶玲 .《WCDMA無線網絡規劃與優化》.人民郵電出版社

[3]張傳福 彭燦. 《WCDMA通信網絡規劃與設計》.人民郵電出版社

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

[5]胡捍英、楊峰義.《第三代移動通信系統》.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（1格） 脫網

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（2格） 語音斷續（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（1格） 掉話 脫網

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

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（2格） 脫網

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

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（1格） 脫網

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業務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。手機脫網時，RSCP降至-118.54，EcIo降至-19.04，Tx Power升至手機發射能力最大值21。 測試中發現無線信號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業務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。手機脫網時，RSCP降至-115.83，EcIo降至-22.74，Tx Power升至手機發射能力最大值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角，無線信號有一段突變。測試中發現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數據業務。

六、小結

手機在無線環境復雜的市區測試情況：

對于語音業務，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。語音通話質量開始出現有偶爾的斷續或是單通，當RSCP惡化到-110的時候就已經不能滿足。

對于數據業務，無線信號RSCP低至-105，EcIo低至-14時速率還可以獲得很好的數據速率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，上網非常不流暢，甚至出現沒有速率的現象。

對于HSDPA業務，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。

手機在無線環境相對單一的覆蓋邊緣測試情況：

對于語音業務，無線信號RSCP低至-118，EcIo低至-19時尚可使用。但是，由于Down link覆蓋已經很差，且手機發射能力達到最大值21，再往覆蓋邊緣移動，存在掉話風險。

對于數據業務，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據速率539.64kbps，用戶感受遠高于GPRS或EDGE。但是，由于Down link覆蓋已經很差，且手機發射能力達到最大值24，再往覆蓋邊緣移動，存在掉線風險。

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

為了保證用戶使用3G網絡時得到很好的感知，就必須保證業務的延續性。在3G和2G覆蓋都不好的區域，就必須加站解決；在3G覆蓋不好，但2G覆蓋好的區域，就可以采取2/3G互操作技術，使用戶在3G和2G網絡之間平滑移動。

參 考 文 獻

[1]華為技術公司.《GSM無線網絡規劃與優化》.人民郵電出版社

[2]王瑩//劉寶玲 .《WCDMA無線網絡規劃與優化》.人民郵電出版社

[3]張傳福 彭燦. 《WCDMA通信網絡規劃與設計》.人民郵電出版社

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

[5]胡捍英、楊峰義.《第三代移動通信系統》.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（1格） 脫網

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（2格） 語音斷續（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（1格） 掉話 脫網

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

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（2格） 脫網

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

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（1格） 脫網

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業務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。手機脫網時，RSCP降至-118.54，EcIo降至-19.04，Tx Power升至手機發射能力最大值21。 測試中發現無線信號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業務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。手機脫網時，RSCP降至-115.83，EcIo降至-22.74，Tx Power升至手機發射能力最大值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角，無線信號有一段突變。測試中發現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數據業務。

六、小結

手機在無線環境復雜的市區測試情況：

對于語音業務，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。語音通話質量開始出現有偶爾的斷續或是單通，當RSCP惡化到-110的時候就已經不能滿足。

對于數據業務，無線信號RSCP低至-105，EcIo低至-14時速率還可以獲得很好的數據速率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，上網非常不流暢，甚至出現沒有速率的現象。

對于HSDPA業務，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。

手機在無線環境相對單一的覆蓋邊緣測試情況：

對于語音業務，無線信號RSCP低至-118，EcIo低至-19時尚可使用。但是，由于Down link覆蓋已經很差，且手機發射能力達到最大值21，再往覆蓋邊緣移動，存在掉話風險。

對于數據業務，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據速率539.64kbps，用戶感受遠高于GPRS或EDGE。但是，由于Down link覆蓋已經很差，且手機發射能力達到最大值24，再往覆蓋邊緣移動，存在掉線風險。

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

為了保證用戶使用3G網絡時得到很好的感知，就必須保證業務的延續性。在3G和2G覆蓋都不好的區域，就必須加站解決；在3G覆蓋不好，但2G覆蓋好的區域，就可以采取2/3G互操作技術，使用戶在3G和2G網絡之間平滑移動。

參 考 文 獻

[1]華為技術公司.《GSM無線網絡規劃與優化》.人民郵電出版社

[2]王瑩//劉寶玲 .《WCDMA無線網絡規劃與優化》.人民郵電出版社

[3]張傳福 彭燦. 《WCDMA通信網絡規劃與設計》.人民郵電出版社

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

[5]胡捍英、楊峰義.《第三代移動通信系統》.人民郵電出版社