实用科普!无线路由器不同天线的区别(1)(2)

而不需要多个接收天线的优点在于并不是所有设备都能装上多天线。为了避免旁瓣辐射(天线方向图上，最大辐射波束叫做主瓣，主瓣旁边的小波束叫做旁瓣)，满足空间上的采样定理，一般以发送信号之一半波长作为实体的天线间距。无论是 GSM 信号1.8GHz，1.9GHz还是Wi-Fi信号的2.4GHz，我们暂取2GHz便于计算，半波长为7.5cm。所以，我们看到的路由器上天线的距离大多如此，也正是因此，我们很难在手机上安装多个天线。

波束成型(Beamforming)：借由多根天线产生一个具有指向性的波束，将能量集中在想要传输的方向，增加信号传输品质，并减少与其他用户间的干扰。我们可以简单笼统地这样理解天线的指向性：假设全指向性天线功率为1，范围只有180度的指向性天线功率可以达到2。于是我们可以用4根90度的天线在理论上提高4倍的功率。波束成型的另外一种模式是通过信道估算接收端的方位，然后有指向性的针对该点发射，提高发射功率(类似于聚光的手电筒，范围越小，光越亮)。智能天线技术的前身就是波束成型。

空时分组码(Space-Time Block Code，即STBC)：在多天线上的不同时刻发送不同信息来提高数据可靠性。Alamouti码是空时分组码里最简单的一种。为了传输d1d2两个码，在两根天线1,2上分别发送d1,-d2*和d2,d1*。由于多径，我们假设两根天线的信道分别为h1h2，于是第一时刻接收端收到的信息r1=d1h1+d2h2，之后接收的信息r2=-d2*h1+d1*h2。接收到的这个2维方阵只要乘以信道，就可得到d1d2的信息了。看不懂没关系，总之呢就是 Alamouti 找到一组正交的码率为2×2矩阵，用这种方式在两根天线上发射可以互不影响;可以用一根天线接收，经过数学运算以后得到发射信息的方法。

其他的 MIMO 呢，在概念上可能比较好理解，比如2个发射天线t1t2分别对两个接收天线r1r2发射，那么相当于两拨人同时干活，速度提升2倍等等。但是实际实现起来一方面在硬件上需要多个接收天线，另一方面需要信道估计等通信算法，那都是非常复杂，并且耗时耗硬件的计算了。

讲上面两种技术实际上是 MISO(Multiple-Input Single-Output)的方法，也是想从另外一个方面证明，天线多了不代表他们能一起干活。100年前人们就知道天线越多越好越大越好了，但是天才的 Alamouti 码1998年才被提出来多天线技术的802.11n协议2009年才开始应用。

20年前，人们用 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交频分复用，多载波调制的一种技术)对抗由于城市间或室内障碍太多造成的多径衰落，而如今我们已经开始利用多径来提高通信质量。这是技术上突飞猛进的发展，而不是简单的“想当然”就可以实现的。

总结

MIMO 本身就是一个时变的、不平稳的多入多出系统。关于 MIMO 的研究，是一个世界性课题，留下的疑问还有很多，同样的问题学术上甚至也会出现不同的说法。不过，对于一般消费者大可不必深究，认清了开头第一页我们讲的“误区”，知道路由天线是个“工具”，普通家庭双天线足以，选购时看清产品规格，不要被商家误导。