LTE-signaalista

Laitetaanpas pystyyn ihan oma ketju keskustelulle LTE-signaalista tueksi niille DIY-käyttäjille, jotka "käärivät hihansa" ja ovat kiinnostuneita arvioimaan, millainen se "oma" LTE-signaali todellisuudessa oikein on.

Esimerkiksi tässä toisesta ketjusta poimittu info yhden paikan tiedoista (laite Huawei B593, thx 'sleazy'):
Wireless Status
1 PLMN: Elisa
2 Service Status: Valid services
3 Bandwidth(kHz): 15000
4 Cell ID: 315
5 Signal Strength: 2
6 RSRP(dBm): -101
7 RSRQ(dB): -7

Signal Strength -arvo taitaa olla se palkkien määrä eli tässä tapauksessa 2/X. Koska RSSI:tä ei tässä näytetä dBm-arvona, en lähde arvailemaan, mitä nuo palkit oikein kertoo (RSSI, "RSCP" tai mitä). Palkkien määrä (oletus 5=max) tod.näk. menee karkeasti 10 dBm:n välein >-60 5, >-70 4, jne., mutta joka tapauksessa kyseessä karkea esitys asiasta.

RSRP (Received Signal Reference Power tai Ref. Signal Rec. Power): Kuten nimi sanoo, kyseessä on signaalissa oleva viitetieto, jonka avulla verkko ja päätelaite määrittelevät käytettävän signaalin voimakkuuden. Tiedon avulla pyritään määrittämään esim. millainen yhteysnopeus on saavutettavissa. Vähän tyyliin "h_tin hyvä, anna palaa" tai "turha hakata päätään seinään, surkea se on", noin vapaasti ilmaistuna.

RSRP on siis yhdestä resurssiblokista (=RB, Resource Block) mitattu signaalin voimakkuus. Signaalissa oleva RB-määrä määräytyy käytettävän kaistan mukaan eli tässä tapauksessa 75 (15 MHz), muut 50 (10) ja 100 (20). Kun tiedetään RB-määrä ja RSRP, voidaan laskennallisesti määrittää koko datasignaalin voimakkuus kaavalla RSRP+10*log10(RB) eli esim. tapauksessa arvoksi saadaan -101 + ~19 (18,75) = -82 dBm. Tuo luku vastaa karkeasti 3G-tietoa RSCP ja sen avulla voidaan suurinpiirtein verrata 3G- ja LTE-kuuluvuutta.

Sellainen perustason skaalaus "RSCP:lle" menee niin, että -60 tai parempi on erinomainen signaali, -60 - -90 ok, ja tuota huonompi on heikko. Arviointia vaikeuttaa se, että ns. suoralla signaalilla (näköyhteys (LoS) tai lähes näköyhteys (NLoS)) yhteys on aina parempi kuin heijastuvalla signaalilla. Ja p_llisinta asiassa se, ettei tuota eroa välttämättä näe signaalivoimakkuudesta! Tärkeää on myös seurata arvon vaihteluja, mikä yleensä on merkki joko heijastuvasta signaalista tai siitä, että heijastukset vaikuttavat signaaliin.

RSRQ (Rec. Signal Rec. (tai Ref.) Quality) = "laatumittari" kertoo ns. häiriötason (dB), eli ilmeisesti laskennallisen eron em. "RSCP:n" ja kaiken vastaanottimelle tulevan tehon (voimakkuuden) välillä. "Ilmeisesti" siksi, ettei missään kerrota, miten kukin laite tiedon tuottaa. Karkeasti em. pitää kutinsa, mutta satunnaisesti näkyy useamman dB:n eroja (toisen tukarin tehoa?), jotka "syövät pohjan" varmuudelta. Joka tapauksessa RSRQ on RSRP:n ohella erittäin tärkeä tieto pyrittäessä selvitämään, millainen se signaali oikein on.

Omien havaintojeni pohjalta signaalin laatu on erittäin hyvä, kun RSRQ on 3-6, ok 6-10 ja suuremmilla arvoilla sitten heikompi. Kun arvo lähenee 15 dB:iä, signaali on käytännössä käyttökelvoton. Nuo arvot ns. kantoaallolla (ei datasiirtoa). Ja tähänkin asiaan sisältyy iso MUTTA: RSRQ:n arvo yleensä kasvaa selvästi, kun dataa liikkuu ja tuolla erollakin on merkitystä. Tässäkin asiassa tulee esiin radioverkon arvaamattomuus, eli samanlaisilla signaaliarvoilla saa eri paikoissa melko isojakin eroja näkyviin nopeudessa ja vakaudessa. Osan noista eroista selittää varmasti suora vs. "kiero" signaali, mutta muitakin tekijöitä varmaan on.

Joillakin laitteilla (esim. Sierran LTE-vermeet) näkyy signaalitietona myös SINR (signaali-häiriö suhde), joka poikkeaa RSRQ:sta. Ei ole tullut etsittyä tarkkaa kuvausta, mitä arvo yrittää kertoa, mutta todennäköisesti tarkempaa tietoa vastaanotetun tehon ja ns. hyötytehon erosta.

Lisäksi RSRQ:n arvoon liittyy yksi havaittu kummallisuus Elisan verkossa. Satunnaisesti, yleensä "ruuhka-aikaan", arvo "jumiutuu" näyttämään -13 dB ilman normaalia vaihtelua ja yhteysnopeus tippuu jonnekin 10 megaan tai alle, vaikka normaalisti tuohonkin aikaan nopeus on tasolla 30-50 megaa. Ilmeisesti kyseessä on jokin virhetilanne, ja todennäköisesti tukiasemassa, koska usein tukari menee vähän myöhemmin pimeäksi ja palautuu jonkin ajan kuluttua normaaliksi. Pari kertaa tosin jäänyt epäilys myös laitteen ongelmasta, koska "rassaaminen" on palauttanut toiminnan normaaliksi. 
Epäilykseksi jäänyt siksi, ettei käyttäjä voi tietää, muuttuiko jokin samalla myös verkon puolella.

Summa summarum: Lyhyellä vilkaisulla signaaliarvoista saa peruskäsityksen yhteyden laadusta. Suuri merkitys on myös ajankohdalla: ruuhkattomaan aikaan signaaliarvoissakin näkyy vissi logiikka, mutta käyttäjämäärän kasvaessa arvot ovat aina vaikeammin tulkittavissa (ah niin arvaamaton radioverkko). Kussakin käyttöpaikassa voi havaintoja vertailemalla kuitenkin saada hyvän tuntuman siitä, miten yhteys toimii tietyn tason signaaliarvoilla. Oleellista myös aina vertailla kunkin solun (jos useampia käytettävissä) toimintaa eri arvoilla, eri aikoina jne., ja näin löytää se paras.

Kun etsii asiaan liittyviä tietoja netistä, parhaita sivuja näyttävät olevan verkon analysointia tekevien alan yritysten pdf:t. Suosittelen kuitenkin, että tietoja kannattaa vähän vertailla, eikä luottaa vain yhteen lähteeseen, mutta tuohan on tuttua juttua ja koskee kaikkea tiedonhakua.

P.S. Edellä oleva on oma yksinkertaistettu tulkintani signaaliarvoista ja niiden merkityksestä. Yksinkertaistettu siksi, että näin olen omaan päähäni saanut hahmotettua juttuun liittyviä seikkoja riittävän selväpiirteisesti ns. nopeaa tulkintaa varten. Skaalaukset ja arvioinnit perustuu vain muutaman paikan tarkempaan havainnointiin parissa LTE-verkossa, ja ovat karkeita sellaisia. Kokemukset, omat tulkinnat ja vastaväitteet erittäin tervetulleita, erityisesti perustellut sellaiset...