对无线路由知识的误解！解释天线数量与信号强度之间的关系

对无线路由知识的误解！解释天线数量与信号强度之间的关系

天线越多，布线越好？

“天线越多，覆盖范围越广，天线越多，信号越强。简而言之，天线越多，路由越好”，感到“常识”的朋友可以继续阅读文本。为您解释天线数量与信号强度之间的关系！

首先，每个人还应该注意，老一代的无线路由器肯定不会有多个天线。这里的“老一代”是指80 2. 11n协议之前的80 2. 11a / b / g。路由，旧的54M产品只有一根天线。在这种情况下，80 2. 11n显然已成为分水岭，从那时起，不再有单个天线（1t1r的150M是一个例外）。到底是怎么回事？在这里，我们将提到一个。在11n协议之后专门应用的多天线技术也是无线通信MIMO（多输入多输出）领域中非常重要的技术

我们先来看一个例子。有人说，为什么我买了一个新的带有3个天线的无线路由器，支持80 2. 11ac协议，但是信号强度，覆盖范围甚至速度都没有得到改善？天线不够？让我告诉你300根没用。检查您使用的接收终端是否支持AC协议。例如，如果您使用的是iPhone 3，则该电话只能支持11a / b / g，甚至11n也不能使用它，因此即使您删除它并添加一些天线，也没有用。怎么解决呢？简而言之，安装交流网卡或更改终端，添加天线是没有用的。

你为什么这么说？首先，Wi-Fi应用程序的环境是在室内，并且针对这种情况也建立了我们常用的80 2. 11系列协议。由于发射器和之间存在各种障碍，因此在发送和接收时几乎没有直接信号传输的可能性。那该怎么办？这种方法称为多径传输，也称为多径效应。从字面上也很容易理解，多径是为了增加传输路径。

问题在这里。由于是多路径，因此传输距离可能长也可能短。有些可能从桌子上反射出来，有些可能穿过墙壁。这些信号携带相同的信息，但具有不同的相位。经过辗转反侧，他们终于聚集在接收端。现代通信使用存储转发分组交换（也称为分组交换）来传输符号（符号）。由于障碍物产生不同的传输延迟，因此会导致符号间干扰ISI（InterSymbol Interference，InterSymbol Interference）。为了避免ISI，通信带宽必须小于容许延迟的倒数。

对于80 2. 11a / b / g 20MHz带宽，最大延迟为50ns，在多径条件下不带ISI的传输半径为15m。在IEEE80 2. 11协议中，我们可以看到此值的最大范围是35m。这是因为协议中有各种方法（例如错误重传）来确保通信。这并不意味着ISI根本无法工作。在这种情况下，您会发现对于80 2. 11a / b / g协议，即使您安装更多天线，也没有任何意义。假设这些天线可以同时工作，将使多径效应变得更糟。

简而言之，无线路由器的传输范围是由IEEE80 2. 11协议确定的，而不仅仅是看天线。

摘要

我已经说了很多，单天线路由，双天线路由，三线四线甚至更多之间有什么区别吗？是的，但是它对实际使用没有太大影响，包括信号覆盖范围，信号强度，天线。更快的速度甚至是胡说八道。除了罕见的单天线之外，其余的“多天线”仅仅是实现MIMO技术的“媒介”或“工具”。区别在于所使用的体系结构：常见的双天线产品主要使用1T2R或2T2R，三天线产品使用3T3R或3T3R。

从理论上讲，增加天线数量将减少信号覆盖盲区，但我们已经通过大量评估证明，这种差异在普通家庭环境中是可以忽略的。而且，就像内置天线不会输给也不如两天线的覆盖范围。归根结底，产品质量也是重要因素。至于信号强度和“穿墙能力”，则取决于发射功率。东西方工业和信息化部规定，它不应高于20dBm（即100mW）。 “天线越多，信号越强”将是自欺欺人的。最后的结论是，只要路由采用有效的MIMO技术，就不必担心天线的数量。

在下一页，我们将进一步了解MIMO技术的魔力。

MIMO技术

搜索各种百科全书IEEE80 2. 11条目，我们可以了解到从80 2. 11n开始，数据传输速率或承载的数据量已大大提高。首先，80 2. 11n具有40MHz模式。但是，根据以前的理论，其传输范围应减少一半，但实际上数据已翻倍（70m）。发生了什么事？

这是由于MIMO技术所致。我们刚才讨论的各种方法都是为了应对恶劣的多路径环境，但是多路径是否有好的方面？实际上，MIMO也基于多径。称之为空间多样性。应用多个天线有许多技术手段。这是两个简短的介绍：波束成形和时空分组码（主要介绍Alamouti的码）。这两种技术的优点是不需要多个接收天线。特别是Alamouti码甚至不使用频道信息。仅通过数学运算就可以使用两个天线来实现3dB的增益。

不需要多个接收天线的优点是，并非所有设备都可以配备多个天线。为了避免旁瓣辐射（在天线方向图中，最大的辐射束称为主瓣，而靠近主瓣的小束称为旁瓣），并满足空间采样定理，通常发射信号的一半波长用作物理天线间隔。无论是GSM信号1. 8GHz，1. 9GHz还是Wi-Fi信号2. 4GHz，我们暂时选择2GHz以便于计算，半波长为7. 5cm。因此，我们看到的路由器上的大多数天线都处于相同的距离，这就是为什么我们很难在手机上安装多个天线的原因。

波束成形：定向波束由多个天线产生，将能量集中在所需的传输方向上，提高了信号传输质量，并减少了对其他用户的干扰。我们可以通过一种简单而通用的方式来理解天线的方向性：假设全向天线的功率为1，则只有180度范围的定向天线的功率可以达到2。因此，从理论上讲，我们可以提高功率用4个90度天线放大4倍。波束成形的另一种模式是估计通过通道的接收端的位置，然后直接发送到该点以增加发射功率（类似于聚焦手电筒，范围越小，光线越亮）。智能天线技术的前身是波束成形。

空时分组码（STBC）：在多个天线的不同时间发送不同的信息，以提高数据可靠性。 Alamouti码是最简单的时空分组码。为了发送两个码d1d2，d1，-d2 *和d2，d1 *分别在两个天线1、2上发送。由于存在多径，我们假设两个天线的信道分别为h1h2，因此接收端在第一时刻接收到的信息为r1 = d1h1 + d2h2，以后接收到的信息为r2 = -d2 * h1 + d1 * h2。只要将接收到的二维方阵乘以信道，就可以得到d1d2的信息。如果您不了解，也没关系。简而言之，Alamouti找到了一组正交码率2×2矩阵。这样，可以发射两个天线而不会互相影响。它可以由一根天线接收，并且可以通过数学运算获得。信息传递方法。

在概念上可以更好地理解其他MIMO。例如，两个发送天线t1t2分别发送到两个接收天线r1r2，这相当于两组同时工作，并且速度提高了2倍。然而，在实际实现中，一方面在硬件上需要多个接收天线，另一方面在信道估计等通信算法上却是非常复杂且费时的硬件计算。

以上两种技术实际上是MISO（多输入单输出）方法。我还想从另一个方面证明拥有更多天线并不意味着它们可以一起工作。 100年前，人们知道天线越多越好，但是天才的Alamouti代码仅在1998年提出。多天线技术的80 2. 11n协议仅在2009年应用。

20年前，人们使用OFDM（正交频分复用，一种多载波调制技术）来应对由于城市或室内之间的障碍物过多而导致的多径衰落，但是现在我们已经开始使用多径来提高通信质量。这是飞跃性的技术发展，而不是简单地“理所当然”。

写在最后

MIMO本身是时变的，不稳定的多输入多输出系统。 MIMO的研究是世界性的课题，仍然存在许多问题。同一期甚至可能有不同的学术见解。但是，对于普通消费者而言，您不需要深入研究它。他们认识到我们在一开始就谈到的“误解”，并且知道路由天线是“工具”，而普通家庭使用双天线就足够了。购买时，请参阅产品规格，不要被商家误导。

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