對無線路由知識的誤解！解釋天線數量與信號強度之間的關系

對無線路由知識的誤解！解釋天線數量與信號強度之間的關系

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。簡而言之，天線越多，路由越好”，感到“常識”的朋友可以繼續閱讀文本。為您解釋天線數量與信號強度之間的關系！

首先，每個人還應該注意，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協議之前的80 2. 11a / b / g。路由，舊的54M產品只有一根天線。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協議之后專門應用的多天線技術也是無線通信MIMO（多輸入多輸出）領域中非常重要的技術

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協議，但是信號強度，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應用程序的環境是在室內，并且針對這種情況也建立了我們常用的80 2. 11系列協議。由于發射器和之間存在各種障礙，因此在發送和接收時幾乎沒有直接信號傳輸的可能性。那該怎么辦？這種方法稱為多徑傳輸，也稱為多徑效應。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。經過輾轉反側，他們終于聚集在接收端�，F代通信使用存儲轉發分組交換（也稱為分組交換）來傳輸符號（符號）。由于障礙物產生不同的傳輸延遲，因此會導致符號間干擾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。

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協議中，我們可以看到此值的最大范圍是35m。這是因為協議中有各種方法（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，您會發現對于80 2. 11a / b / g協議，即使您安裝更多天線，也沒有任何意義。假設這些天線可以同時工作，將使多徑效應變得更糟。

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

摘要

我已經說了很多，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MIMO技術的“媒介”或“工具”。區別在于所使用的體系結構：常見的雙天線產品主要使用1T2R或2T2R，三天線產品使用3T3R或3T3R。

從理論上講，增加天線數量將減少信號覆蓋盲區，但我們已經通過大量評估證明，這種差異在普通家庭環境中是可以忽略的。而且，就像內置天線不會輸給也不如兩天線的覆蓋范圍。歸根結底，產品質量也是重要因素。至于信號強度和“穿墻能力”，則取決于發射功率。東西方工業和信息化部規定，它不應高于20dBm（即100mW）。 “天線越多，信號越強”將是自欺欺人的。最后的結論是，只要路由采用有效的MIMO技術，就不必擔心天線的數量。

在下一頁，我們將進一步了解MIMO技術的魔力。

MIMO技術

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，數據傳輸速率或承載的數據量已大大提高。首先，80 2. 11n具有40MHz模式。但是，根據以前的理論，其傳輸范圍應減少一半，但實際上數據已翻倍（70m）。發生了什么事？

這是由于MIMO技術所致。我們剛才討論的各種方法都是為了應對惡劣的多路徑環境，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。應用多個天線有許多技術手段。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）。這兩種技術的優點是不需要多個接收天線。特別是Alamouti碼甚至不使用頻道信息。僅通過數學運算就可以使用兩個天線來實現3dB的增益。

不需要多個接收天線的優點是，并非所有設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天線都處于相同的距離，這就是為什么我們很難在手機上安裝多個天線的原因。

波束成形：定向波束由多個天線產生，將能量集中在所需的傳輸方向上，提高了信號傳輸質量，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，然后直接發送到該點以增加發射功率（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送不同的信息，以提高數據可靠性。 Alamouti碼是最簡單的時空分組碼。為了發送兩個碼d1d2，d1，-d2 *和d2，d1 *分別在兩個天線1、2上發送。由于存在多徑，我們假設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，也沒關系。簡而言之，Alamouti找到了一組正交碼率2×2矩陣。這樣，可以發射兩個天線而不會互相影響。它可以由一根天線接收，并且可以通過數學運算獲得。信息傳遞方法。

在概念上可以更好地理解其他MIMO。例如，兩個發送天線t1t2分別發送到兩個接收天線r1r2，這相當于兩組同時工作，并且速度提高了2倍。然而，在實際實現中，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雜且費時的硬件計算。

以上兩種技術實際上是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。多天線技術的80 2. 11n協議僅在2009年應用。

20年前，人們使用OFDM（正交頻分復用，一種多載波調制技術）來應對由于城市或室內之間的障礙物過多而導致的多徑衰落，但是現在我們已經開始使用多徑來提高通信質量。這是飛躍性的技術發展，而不是簡單地“理所當然”。

寫在最后

MIMO本身是時變的，不穩定的多輸入多輸出系統。 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術見解。但是，對于普通消費者而言，您不需要深入研究它。他們認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，請參閱產品規格，不要被商家誤導。

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