其工作的基本原理是：用前向天线（施主天线）将基站的下行信号接收进直放机，通过低噪放大器将有用信号放大，抑制信号中的噪声信号，提高信噪比（S/N）；再经下变频至中频信号，经滤波器滤波，中频放大，再移频上变频至射频，经功率放大器放大，由后向天线（重发天线）发射到移动台；同时利用后向天线接收移动台上行信号，沿相反的路径由上行放大链路处理：即经过低噪放大器、下变频器、滤波器、中放、上变频器、功率放大器再发射到基站。从而达到基站与移动台的双向通信。
由于我国土地面积大，人口分散，通讯资源相对匮乏。因此要从根本上解决这类问题非常困难，毕竟中国移动官方可设立的基站资源有限。但随着科学技术的不断发展，手机信号放大器已经成为一种较为成熟有效的解决方案。但是造成家里信号不好，打不通电话的原因有很多种，不同情况的现象一样，但是原因不一样，要解决也不是一刀切的。
在CDMA网络建设初期，由于基站数量较少，可以采用大功率的无线或光纤直放站。城市边缘地区，主要是解决信号覆盖问题。在已铺设光纤的地区采用输出功率为10W的光纤直放站。无光纤资源时，可利用无线直放站进行延伸覆盖。采用方向性好的施主天线提取较为纯净的源信号，输出功率为5W/10W，等同于基站的输出，达到较好的覆盖效果率。
覆盖面积
同等覆盖面积时，使用手机信号放大器投资较低，更为经济
投资效益
在组网初期，由于用户较少，投资效益较差，可以用一部分手机信号放大器代替基站。用户发展起来后现更换为基站，替换下来的手机信号放大器再进一步放置在更边缘的地区，这样一步步地滚动发展。
建网迅速
由于不需要土建和传输电路的施工，建网迅速。