對無線路由知識的誤解！解釋天線數(shù)量與信號強(qiáng)度之間的關(guān)系

天線越多，布線越好？

“天線越多，覆蓋范圍越廣，天線越多，信號越強(qiáng)。簡而言之，天線越多，路由越好”，感到“常識”的朋友可以繼續(xù)閱讀文本。為您解釋天線數(shù)量與信號強(qiáng)度之間的關(guān)系！

首先，每個人還應(yīng)該注意，老一代的無線路由器肯定不會有多個天線。這里的“老一代”是指80 2. 11n協(xié)議之前的80 2. 11a / b / g。路由，舊的54M產(chǎn)品只有一根天線。在這種情況下，80 2. 11n顯然已成為分水嶺，從那時起，不再有單個天線（1t1r的150M是一個例外）。到底是怎么回事？在這里，我們將提到一個。在11n協(xié)議之后專門應(yīng)用的多天線技術(shù)也是無線通信MIMO（多輸入多輸出）領(lǐng)域中非常重要的技術(shù)

我們先來看一個例子。有人說，為什么我買了一個新的帶有3個天線的無線路由器，支持80 2. 11ac協(xié)議，但是信號強(qiáng)度，覆蓋范圍甚至速度都沒有得到改善？天線不夠？讓我告訴你300根沒用。檢查您使用的接收終端是否支持AC協(xié)議。例如，如果您使用的是iPhone 3，則該電話只能支持11a / b / g，甚至11n也不能使用它，因此即使您刪除它并添加一些天線，也沒有用。怎么解決呢？簡而言之，安裝交流網(wǎng)卡或更改終端，添加天線是沒有用的。

你為什么這么說？首先，Wi-Fi應(yīng)用程序的環(huán)境是在室內(nèi)，并且針對這種情況也建立了我們常用的80 2. 11系列協(xié)議。由于發(fā)射器和之間存在各種障礙，因此在發(fā)送和接收時幾乎沒有直接信號傳輸?shù)目赡苄浴Ｄ窃撛趺崔k？這種方法稱為多徑傳輸，也稱為多徑效應(yīng)。從字面上也很容易理解，多徑是為了增加傳輸路徑。

問題在這里。由于是多路徑，因此傳輸距離可能長也可能短。有些可能從桌子上反射出來，有些可能穿過墻壁。這些信號攜帶相同的信息，但具有不同的相位。經(jīng)過輾轉(zhuǎn)反側(cè)，他們終于聚集在接收端。現(xiàn)代通信使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組交換（也稱為分組交換）來傳輸符號（符號）。由于障礙物產(chǎn)生不同的傳輸延遲，因此會導(dǎo)致符號間干擾ISI（InterSymbol Interference，InterSymbol Interference）。為了避免ISI，通信帶寬必須小于容許延遲的倒數(shù)。

對于80 2. 11a / b / g 20MHz帶寬，最大延遲為50ns，在多徑條件下不帶ISI的傳輸半徑為15m。在IEEE80 2. 11協(xié)議中，我們可以看到此值的最大范圍是35m。這是因為協(xié)議中有各種方法（例如錯誤重傳）來確保通信。這并不意味著ISI根本無法工作。在這種情況下，您會發(fā)現(xiàn)對于80 2. 11a / b / g協(xié)議，即使您安裝更多天線，也沒有任何意義。假設(shè)這些天線可以同時工作，將使多徑效應(yīng)變得更糟。

簡而言之，無線路由器的傳輸范圍是由IEEE80 2. 11協(xié)議確定的，而不僅僅是看天線。

摘要

我已經(jīng)說了很多，單天線路由，雙天線路由，三線四線甚至更多之間有什么區(qū)別嗎？是的，但是它對實際使用沒有太大影響，包括信號覆蓋范圍，信號強(qiáng)度，天線。更快的速度甚至是胡說八道。除了罕見的單天線之外，其余的“多天線”僅僅是實現(xiàn)MIMO技術(shù)的“媒介”或“工具”。區(qū)別在于所使用的體系結(jié)構(gòu)：常見的雙天線產(chǎn)品主要使用1T2R或2T2R，三天線產(chǎn)品使用3T3R或3T3R。

從理論上講，增加天線數(shù)量將減少信號覆蓋盲區(qū)，但我們已經(jīng)通過大量評估證明，這種差異在普通家庭環(huán)境中是可以忽略的。而且，就像內(nèi)置天線不會輸給也不如兩天線的覆蓋范圍。歸根結(jié)底，產(chǎn)品質(zhì)量也是重要因素。至于信號強(qiáng)度和“穿墻能力”，則取決于發(fā)射功率。東西方工業(yè)和信息化部規(guī)定，它不應(yīng)高于20dBm（即100mW）。 “天線越多，信號越強(qiáng)”將是自欺欺人的。最后的結(jié)論是，只要路由采用有效的MIMO技術(shù)，就不必?fù)?dān)心天線的數(shù)量。

在下一頁，我們將進(jìn)一步了解MIMO技術(shù)的魔力。

MIMO技術(shù)

搜索各種百科全書IEEE80 2. 11條目，我們可以了解到從80 2. 11n開始，數(shù)據(jù)傳輸速率或承載的數(shù)據(jù)量已大大提高。首先，80 2. 11n具有40MHz模式。但是，根據(jù)以前的理論，其傳輸范圍應(yīng)減少一半，但實際上數(shù)據(jù)已翻倍（70m）。發(fā)生了什么事？

這是由于MIMO技術(shù)所致。我們剛才討論的各種方法都是為了應(yīng)對惡劣的多路徑環(huán)境，但是多路徑是否有好的方面？實際上，MIMO也基于多徑。稱之為空間多樣性。應(yīng)用多個天線有許多技術(shù)手段。這是兩個簡短的介紹：波束成形和時空分組碼（主要介紹Alamouti的碼）。這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要多個接收天線。特別是Alamouti碼甚至不使用頻道信息。僅通過數(shù)學(xué)運(yùn)算就可以使用兩個天線來實現(xiàn)3dB的增益。

不需要多個接收天線的優(yōu)點(diǎn)是，并非所有設(shè)備都可以配備多個天線。為了避免旁瓣輻射（在天線方向圖中，最大的輻射束稱為主瓣，而靠近主瓣的小束稱為旁瓣），并滿足空間采樣定理，通常發(fā)射信號的一半波長用作物理天線間隔。無論是GSM信號1. 8GHz，1. 9GHz還是Wi-Fi信號2. 4GHz，我們暫時選擇2GHz以便于計算，半波長為7. 5cm。因此，我們看到的路由器上的大多數(shù)天線都處于相同的距離，這就是為什么我們很難在手機(jī)上安裝多個天線的原因。

波束成形：定向波束由多個天線產(chǎn)生，將能量集中在所需的傳輸方向上，提高了信號傳輸質(zhì)量，并減少了對其他用戶的干擾。我們可以通過一種簡單而通用的方式來理解天線的方向性：假設(shè)全向天線的功率為1，則只有180度范圍的定向天線的功率可以達(dá)到2。因此，從理論上講，我們可以提高功率用4個90度天線放大4倍。波束成形的另一種模式是估計通過通道的接收端的位置，然后直接發(fā)送到該點(diǎn)以增加發(fā)射功率（類似于聚焦手電筒，范圍越小，光線越亮）。智能天線技術(shù)的前身是波束成形。

空時分組碼（STBC）：在多個天線的不同時間發(fā)送不同的信息，以提高數(shù)據(jù)可靠性。 Alamouti碼是最簡單的時空分組碼。為了發(fā)送兩個碼d1d2，d1，-d2 *和d2，d1 *分別在兩個天線1、2上發(fā)送。由于存在多徑，我們假設(shè)兩個天線的信道分別為h1h2，因此接收端在第一時刻接收到的信息為r1 = d1h1 + d2h2，以后接收到的信息為r2 = -d2 * h1 + d1 * h2。只要將接收到的二維方陣乘以信道，就可以得到d1d2的信息。如果您不了解，也沒關(guān)系。簡而言之，Alamouti找到了一組正交碼率2×2矩陣。這樣，可以發(fā)射兩個天線而不會互相影響。它可以由一根天線接收，并且可以通過數(shù)學(xué)運(yùn)算獲得。信息傳遞方法。

在概念上可以更好地理解其他MIMO。例如，兩個發(fā)送天線t1t2分別發(fā)送到兩個接收天線r1r2，這相當(dāng)于兩組同時工作，并且速度提高了2倍。然而，在實際實現(xiàn)中，一方面在硬件上需要多個接收天線，另一方面在信道估計等通信算法上卻是非常復(fù)雜且費(fèi)時的硬件計算。

以上兩種技術(shù)實際上是MISO（多輸入單輸出）方法。我還想從另一個方面證明擁有更多天線并不意味著它們可以一起工作。 100年前，人們知道天線越多越好，但是天才的Alamouti代碼僅在1998年提出。多天線技術(shù)的80 2. 11n協(xié)議僅在2009年應(yīng)用。

20年前，人們使用OFDM（正交頻分復(fù)用，一種多載波調(diào)制技術(shù)）來應(yīng)對由于城市或室內(nèi)之間的障礙物過多而導(dǎo)致的多徑衰落，但是現(xiàn)在我們已經(jīng)開始使用多徑來提高通信質(zhì)量。這是飛躍性的技術(shù)發(fā)展，而不是簡單地“理所當(dāng)然”。

寫在最后

MIMO本身是時變的，不穩(wěn)定的多輸入多輸出系統(tǒng)。 MIMO的研究是世界性的課題，仍然存在許多問題。同一期甚至可能有不同的學(xué)術(shù)見解。但是，對于普通消費(fèi)者而言，您不需要深入研究它。他們認(rèn)識到我們在一開始就談到的“誤解”，并且知道路由天線是“工具”，而普通家庭使用雙天線就足夠了。購買時，請參閱產(chǎn)品規(guī)格，不要被商家誤導(dǎo)。

本文來自本站，轉(zhuǎn)載請注明本文網(wǎng)址：
http://www.pc-fly.com/a/tongxingongju/article-313417-1.html