iPhone4S决信号接收灵敏度解决方案

iPhone 4的构造在用手堵住机身左侧面的黑色缝隙部分时，供电点与接地就会短路。而iPhone 4S在强化接地的同时，局部变更了内部构造，由此解决了接收灵敏度下降的问题。

比如，iPhone 4S在天线旁的扬声器模块上追加了板簧（图4）。这估计是为了确保与接地部分接触，由此减小电位差。另外，估计还实施了优化天线阻抗、使其不易受到手部影响的改进。

图4：强化接地

iPhone 4S实施了估计以强化接地为目的的改善。

手机接收灵敏度的改善不仅给用户带来好处，而且还可降低基站的信号发射功率。随着输出功率的降低，相邻基站间的干扰减少，可通信的手机得以增加，这样手机服务运营商便可提高基站的利用效率。不过，数据量会由此增加，可能生产骨干线路拥堵等新问题。

CDMA2000方式追加接收分集功能

以上介绍的是为了比较iPhone 4S和iPhone4而利用W-CDMA虚拟基站实施的检测结果。在日本，苹果从iPhone 4S起新增加了CDMA2000款。所以此次还使用au的iPhone 4S对CDMA2000方式实施了评测。结果发现，CDMA2000方式嵌入了用以改善接收灵敏度的接收分集功能。

通过《日经电子》的拆解断定，iPhone 4S上有四条缝隙，并且功率放大器IC部分还新追加了同轴连接线。可以想像的是，四条缝隙以高频状态将机框大致分成了上部、中部、下部三部分。这里说“高频状态”，是因为高频电路为实现接地共享，与所有组件上的某一点都实现了电连接。

如果将机身下部视为主天线、将机身上部视为副天线，那么在功率放大器IC部分新追加同轴连接线便可得到合理解释（图5）。也就是说，苹果在iPhone 4S上配备了CDMA2000支持的“接收分集”功能。

图5：配备接收分集功能

iPhone 4S上封装了将上部天线与基板上的RF IC连接起来的连接线。CDMA2000方式估计配备了根据情况区分使用上部和下部天线的接收分集功能。

接收分集是无线通信领域很早就使用的接收灵敏度改善技术。其原理是：事先准备多个接收天线，选择电波状态好的天线来接收信号，或者对所有天线接收到的信号统一实施相位合成处理。CDMA2000基带IC主要由美国高通（Qualcomm）供应，该公司2004年开始将支持两套天线的接收分集功能嵌入IC，使部分手机厂商实现了这一功能。

手机上下部的接收灵敏度下降程度存在差别

CDMA2000方式的iPhone 4S如果实现接收分集功能，那么浏览网页时即便手握在iPhone4S的下部，通过不受手部影响的上部的副天线发挥功能，便可进一步防止接收灵敏度的下降。

为了证实这一点，我们试着打开了为开发商准备的iPhone 4S的评测模式画面。画面上出现了被认为是用来表示上部和下部天线接收灵敏度的“RX1”和“RX0”两个项目。我们用Phantom确认了握住上部和下部时的数值变化。

用Phantom握住iPhone 4S上部时，只有表示上部天线接收灵敏度的RX1的数值变差，RX0没有变化。而握住下部时则呈相反的结果。从这一结果可以判断，4S配备了选择接收灵敏度好的天线来接收信号的算法，实现了接收分集功能。

从接收灵敏度的下降程度来看，下部天线约为10dB，该数值与用手握住W-CDMA方式的iPhone 4S时出现的下降为同等水平。而上部天线受手部影响下降24dB，降为-101.2dB。这一下降程度的差别估计是由上部天线与下部天线的构造不同造成的。

新一代iPhone会是什么样？

下面通过回顾此次的分析结果，来推测一下估计会在不久的将来亮相的新一代iPhone。不仅是iPhone，今后的智能手机为降低成本估计都会以一款机型行销各国、即全球通用机型设计为主流。不过，各国可使用的频率不同，即使取最大公约数，也需要支持多个频率。比如，iPhone 4S为支持3G频带配备了两个功率放大器IC，并配备了GSM用的功率放大器IC 注3）。

注3）编辑部在日本D-CLUE Technologies的协助下，以iPhone 4S的功率放大器IC为中心实施了分析。在高通RF收发器IC与天线之间，主要连接着四块IC。配备多块IC的原因是为支持多个频带种类。从IC型号可以判断，支持的是以下频带种类：au、NTT DoCoMo、软银三公司使用的2GHz频带、au和NTT DoCoMo使用的800MHz频带，以及称为“白金频带（Platinum Band）”的900MHz频带。各手机服务运营商力争获得“白金频带”的原因之一估计就在于能够在iPhone 4S上使用。

今后，NTT DoCoMo先行导入的LTE（Long Term Evolution）必须要安装MIMO（Multi Input Multi Output）。尤其是可通过两根天线发送两种数据的“2×2 MIMO”，必须要安装两个收发器。

新一代iPhone要支持LTE的话，两根天线的安装问题已随着iPhone 4S实现接收分集而解决，但包括功率放大器IC在内，RF收发器IC的封装面积将达到现在的约两倍（图6）。另外，由于有两倍数量的功率放大器IC同时驱动，因此耗电量也将上升到两倍。

图6：支持LTE的话部件数量将增加

iPhone 4S要增加新一代通信功能LTE 2×2 MIMO的话，功率放大器的数量将会增加，以目前的基板尺寸无法容纳。

目前可以采取的对策就是使用支持多频带的功率放大器IC技术。不过，要想实现与iPhone4S相同的连续通话时间，只能将机壳尺寸加大两圈、增加电池容量。如果史蒂夫·乔布斯还在世的话，是否会允许新一代iPhone比现行机型大两圈？还是新一代iPhone会为我们展示出更大的革新？