“天線越多覆蓋越廣，天線越多信號越強，總之天線越多路由就越好”？——覺得很“常識”的朋友可以繼續往下看正文了，覺得小編弱爆了小編是那個(ge) 什麽(me) 的估計也不會(hui) 點進來。

首先，大家也應該注意到了，老一代無線路由器的天線肯定不會(hui) 超過一根，這裏的“老一代”指的是802.11n協議以前的802.11a/b/g路由，老的 54M產(chan) 品就隻有一根天線。這樣的話，802.11n顯然成了一條分水嶺，也是從(cong) 那時開始天線不再隻有孤零零的一根(1t1r的150M是個(ge) 例外)，那到底是怎麽(me) 一回事?這裏我們(men) 就要提到一項11n協議之後才得到具體(ti) 應用的多天線技術，也是無線通信領域一項非常重要的技術——MIMO(Multiple- Input Multiple-Output，多入多出)

先來看個(ge) 例子，有人說，為(wei) 什麽(me) 我買(mai) 了一個(ge) 最新款的3天線支持802.11ac協議的無線路由器，結果信號強度、覆蓋範圍甚至連速度都沒上去呢?天線不夠?告 訴你，300根也沒用，檢查一下你用的接受終端支不支持AC協議吧。比如你用的iphoness 3，這手機可隻支持11a/b/g連11n都談不上，那麽(me) 即便是你給這貨拆了加幾根天線也沒用。怎麽(me) 解決(jue) ?加裝AC網卡或者換終端，總之別再跟天線上較勁。

為(wei) 什麽(me) 這樣說?首先，Wi-Fi應用的環境是室內(nei) ，我們(men) 常用的802.11係列協議也是針對這種條件來建立的。由於(yu) 發射端到接收端之間 存在各種各樣的障礙物，收發時幾乎不存在直射信號的可能。那怎麽(me) 辦?我們(men) 管這個(ge) 辦法叫做多徑傳(chuan) 輸，也叫多徑效應。多徑，從(cong) 字麵上也很好理解，就是把增加傳(chuan) 輸途徑。

那麽(me) 問題來了，既然是多徑，傳(chuan) 輸的路程就有長有短，有的可能是從(cong) 桌子反射過來的，有的可能是穿牆的，這些攜帶相同信息但是擁有不同相位的信號輾轉最終一起匯 集到接收端上。現代通信用的是存儲(chu) 轉發的分組交換，也叫包交換，傳(chuan) 輸的是碼(Symbol)。由於(yu) 障礙產(chan) 生不同的傳(chuan) 輸時延，就造成了碼間幹擾 ISI(InterSymbolInterference)。為(wei) 了避免ISI，通信的帶寬就必須小於(yu) 可容忍時延的倒數。

對於(yu) 802.11a/b/g 20MHz的帶寬，最大時延為(wei) 50ns，多徑條件下無ISI的傳(chuan) 輸半徑為(wei) 15m。在IEEE802.11協議中我們(men) 可以看到，這個(ge) 值最大範圍是35m，這 是協議中還有誤碼重傳(chuan) 等各種手段保證通信，並不是說有一點ISI就完全不能工作。這樣的話你會(hui) 發現，對於(yu) 802.11a/b/g協議，即使加裝再多的天線 也沒有任何意義(yi) 。假設這些天線可以同時工作，反而會(hui) 使多徑效應更加惡劣。

後麵的大家看不進去也沒有關(guan) 係，總之，無線路由器的發射範圍是這個(ge) IEEE802.11協議決(jue) 定的，而非單純的看天線。

小結

說了這麽(me) 多，單天線路由、雙天線路由、三線四線甚至更多究竟有沒有區別?有，但對於(yu) 實際使用過程中的影響並不大，這包括信號覆蓋、信號強度，天線多速度快就 更是無稽之談了。拋開已經很少見的單天線，剩下的“多天線”都隻是實現MIMO技術的“介質”或者說是“工具”，區別在於(yu) 使用的架構不同而已：常見的雙天 線產(chan) 品主要用1T2R或2T2R，三天線產(chan) 品則用到的是2T3R或3T3R。

理論上，增加天線數量會(hui) 減少信號覆蓋盲點，但我們(men) 通過大量的評 測證實，這種差異在普通家庭環境中完全可以忽略不計。而且，就像內(nei) 置天線不輸外置一樣，三天線覆蓋不如雙天線的情況也絕非個(ge) 例，說到底產(chan) 品質量也是一個(ge) 重 要因素。至於(yu) 信號強度和“穿牆”則取決(jue) 於(yu) 發射功率，這個(ge) 東(dong) 西工信部作過規定，不得高於(yu) 20dBm(即100mW)，“天線越多信號越強”也就不攻自破了。 最後的結論就是，隻要路由采用了有效的MIMO技術，無須在意天線數量。

接下來一頁我們(men) 會(hui) 進一步深入了解MIMO技術的神奇，內(nei) 容可能有些生澀，有興(xing) 趣的可以再看一下。

MIMO技術

搜各種百科資料IEEE802.11詞條，我們(men) 可以讀到，從(cong) 802.11n開始，數據傳(chuan) 輸速率或者說承載的數據量有了很大的提升。首先，802.11n有了 40MHz模式，然而按照之前的理論，它的發射範圍應該因此降低一半才對，但事實上數據反而提升了一倍(70m)，這又是怎麽(me) 一回事?

這就要得益於(yu) MIMO技術了，剛才我們(men) 討論的種種手段都是為(wei) 了對抗惡劣的多徑環境，但是多徑有沒有好的一麵呢?事實上，MIMO也是基於(yu) 多徑的，我們(men) 稱之為(wei) 空間多樣性。多天線的應用有很多種技術手段，這裏簡單介紹兩(liang) 種：波束成型(Beamforming)和時空分組碼(主要介紹 Alamouti'scode)。這兩(liang) 種技術的優(you) 點是不需要多個(ge) 接收天線。尤其是Alamouti碼，連信道信息都不用，隻用數學運算就可以利用兩(liang) 根天線 實現3dB的增益，很讚對吧。

而不需要多個(ge) 接收天線的優(you) 點在於(yu) 並不是所有設備都能裝上多天線。為(wei) 了避免旁瓣輻射(天線方向圖上，最大輻射波 束叫做主瓣，主瓣旁邊的小波束叫做旁瓣)，滿足空間上的采樣定理，一般以發送信號之一半波長作為(wei) 實體(ti) 的天線間距。無論是GSM信號 1.8GHz，1.9GHz還是Wi-Fi信號的2.4GHz，我們(men) 暫取2GHz便於(yu) 計算，半波長為(wei) 7.5cm。所以，我們(men) 看到的路由器上天線的距離大多 如此，也正是因此，我們(men) 很難在手機上安裝多個(ge) 天線。

波束成型(Beamforming)

借由多根天線 產(chan) 生一個(ge) 具有指向性的波束，將能量集中在想要傳(chuan) 輸的方向，增加信號傳(chuan) 輸品質，並減少與(yu) 其他用戶間的幹擾。我們(men) 可以簡單籠統地這樣理解天線的指向性：假設全 指向性天線功率為(wei) 1，範圍隻有180度的指向性天線功率可以達到2。於(yu) 是我們(men) 可以用4根90度的天線在理論上提高4倍的功率。波束成型的另外一種模式是通 過信道估算接收端的方位，然後有指向性的針對該點發射，提高發射功率(類似於(yu) 聚光的手電筒，範圍越小，光越亮)。智能天線技術的前身就是波束成型。

空時分組碼(Space-Time Block Code，即STBC)

在多天線上的不同時刻發送不同信息來提高數據可靠性。Alamouti碼是空時分組碼裏最簡單的一種。為(wei) 了傳(chuan) 輸d1d2兩(liang) 個(ge) 碼，在兩(liang) 根天線1,2上分別發 送d1,-d2*和d2,d1*。由於(yu) 多徑，我們(men) 假設兩(liang) 根天線的信道分別為(wei) h1h2，於(yu) 是第一時刻接收端收到的信息r1=d1h1+d2h2，之後接收的 信息r2=-d2*h1+d1*h2。接收到的這個(ge) 2維方陣隻要乘以信道，就可得到d1d2的信息了。看不懂沒關(guan) 係，總之呢就是Alamouti找到一組 正交的碼率為(wei) 2 2矩陣，用這種方式在兩(liang) 根天線上發射可以互不影響;可以用一根天線接收，經過數學運算以後得到發射信息的方法。

其他的MIMO呢，在概念上可能比較好理解，比如2個(ge) 發射天線t1t2分別對兩(liang) 個(ge) 接收天線r1r2發射，那麽(me) 相當於(yu) 兩(liang) 撥人同時幹活，速度提升2倍等等。但是 實際實現起來一方麵在硬件上需要多個(ge) 接收天線，另一方麵需要信道估計等通信算法，那都是非常複雜，並且耗時耗硬件的計算了。

講上麵兩(liang) 種技術 實際上是MISO(Multiple-Input Single-Output)的方法，也是想從(cong) 另外一個(ge) 方麵證明，天線多了不代表他們(men) 能一起幹活。100年前人們(men) 就知道天線越多越好越大越好了，但是天才 的Alamouti碼1998年才被提出來多天線技術的802.11n協議2009年才開始應用。

20年前，人們(men) 用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交頻分複用，多載波調製的一種技術)對抗由於(yu) 城市間或室內(nei) 障礙太多造成的多徑衰落，而如今我們(men) 已經開始利用多徑來提高通信 質量。這是技術上突飛猛進的發展，而不是簡單的“想當然”就可以實現的。

寫(xie) 在最後

MIMO本身就是一個(ge) 時變的、不平穩的多入多出係統。關(guan) 於(yu) MIMO的研究，是一個(ge) 世界性課題，留下的疑問還有很多，同樣的問題學術上甚至也會(hui) 出現不同的說法。不 過，對於(yu) 一般消費者大可不必深究，認清了開頭第一頁我們(men) 講的“誤區”，知道路由天線是個(ge) “工具”，普通家庭雙天線足以，選購時看清產(chan) 品規格，不要被商家誤導。