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      無(wú)線(xiàn)路由器天線(xiàn)技術(shù)解析
      作者:admin 來(lái)源:本站原創(chuàng ) 更新時(shí)間:2015年09月28日 瀏覽: 【字體:
      無(wú)線(xiàn)路由器天線(xiàn)技術(shù)解析
      “天線(xiàn)越多覆蓋越廣,天線(xiàn)越多信號越強,總之天線(xiàn)越多的無(wú)線(xiàn)路由器就越好”——覺(jué)得很“常識”的朋友可以繼續往下看正文了,覺(jué)得小編弱爆了小編是那個(gè)什么的估計也不會(huì )點(diǎn)進(jìn)來(lái)。還是那句話(huà),我們的干貨帖大多數是為了掃盲,歡迎各位大神補充、指正……

        首先,大家也應該注意到了,老一代無(wú)線(xiàn)路由器的天線(xiàn)肯定不會(huì )超過(guò)一根,這里的“老一代”指的是802.11n協(xié)議以前的802.11a/b/g路由, 老的54M產(chǎn)品就只有一根天線(xiàn)。這樣的話(huà),802.11n顯然成了一條分水嶺,也是從那時(shí)開(kāi)始天線(xiàn)不再只有孤零零的一根(1t1r的150M是個(gè)例外), 那到底是怎么一回事?這里我們就要提到一項11n協(xié)議之后才得到具體應用的多天線(xiàn)技術(shù),也是無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域一項非常重要的技術(shù)—— MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多入多出)

       

      無(wú)線(xiàn)路由器

        先來(lái)看個(gè)例子,有人說(shuō),為什么我買(mǎi)了一個(gè)最新款的3天線(xiàn)支持802.11ac協(xié)議的無(wú)線(xiàn)路由器,結果信號強度、覆蓋范圍甚至連速度都沒(méi)上去呢?天線(xiàn)不 夠?告訴你,300根也沒(méi)用,檢查一下你用的接受終端支不支持AC協(xié)議吧。比如你用的iPhone 3,這手機可只支持11a/b/g連11n都談不上,那么即便是你給這貨拆了加幾根天線(xiàn)也沒(méi)用。怎么解決?加裝AC網(wǎng)卡或者換終端,總之別再跟天線(xiàn)上較 勁。

        為什么這樣說(shuō)?首先,Wi-Fi 應用的環(huán)境是室內,我們常用的802.11系列協(xié)議也是針對這種條件來(lái)建立的。由于發(fā)射端到接收端之間存在各種各樣的障礙物,收發(fā)時(shí)幾乎不存在直射信號的 可能。那怎么辦?我們管這個(gè)辦法叫做多徑傳輸,也叫多徑效應。多徑,從字面上也很好理解,就是把增加傳輸途徑。

       

      無(wú)線(xiàn)路由器

        那么問(wèn)題來(lái)了,既然是多徑,傳輸的路程就有長(cháng)有短,有的可能是從桌子反射過(guò)來(lái)的,有的可能是穿墻的,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,F代通信用的是存儲轉發(fā)的分組交換,也叫包交換,傳輸的是碼(Symbol)。由于障礙產(chǎn)生不同的傳輸時(shí)延,就造成了碼間干擾 ISI(InterSymbolInterference)。為了避免ISI,通信的帶寬就必須小于可容忍時(shí)延的倒數。

        對于 802.11a/b/g 20MHz 的帶寬,最大時(shí)延為50ns,多徑條件下無(wú)ISI的傳輸半徑為15m。在 IEEE802.11 協(xié)議中我們可以看到,這個(gè)值最大范圍是35m,這是協(xié)議中還有誤碼重傳等各種手段保證通信,并不是說(shuō)有一點(diǎn)ISI就完全不能工作。這樣的話(huà)你會(huì )發(fā)現,對于 802.11a/b/g協(xié)議,即使加裝再多的天線(xiàn)也沒(méi)有任何意義。假設這些天線(xiàn)可以同時(shí)工作,反而會(huì )使多徑效應更加惡劣。

        后面的大家看不進(jìn)去也沒(méi)有關(guān)系,總之,無(wú)線(xiàn)路由器的發(fā)射范圍是這個(gè) IEEE802.11 協(xié)議決定的,而非單純的看天線(xiàn)。

        說(shuō)了這么多,單天線(xiàn)路由、雙天線(xiàn)路由、三線(xiàn)四線(xiàn)甚至更多究竟有沒(méi)有區別?有,但對于實(shí)際使用過(guò)程中的影響并不大,這包括信號覆蓋、信號強度,天線(xiàn)多速 度快就更是無(wú)稽之談了。拋開(kāi)已經(jīng)很少見(jiàn)的單天線(xiàn),剩下的“多天線(xiàn)”都只是實(shí)現 MIMO 技術(shù)的“介質(zhì)”或者說(shuō)是“工具”,區別在于使用的架構不同而已:常見(jiàn)的雙天線(xiàn)產(chǎn)品主要用1T2R或2T2R,三天線(xiàn)產(chǎn)品則用到的是2T3R或3T3R。

        理論上,增加天線(xiàn)數量會(huì )減少信號覆蓋盲點(diǎn),但我們通過(guò)大量的評測證實(shí),這種差異在普通家庭環(huán)境中完全可以忽略不計。而且,就像內置天線(xiàn)不輸外置一樣, 三天線(xiàn)覆蓋不如雙天線(xiàn)的情況也絕非個(gè)例,說(shuō)到底產(chǎn)品質(zhì)量也是一個(gè)重要因素。至于信號強度和“穿墻”則取決于發(fā)射功率,這個(gè)東西工信部作過(guò)規定,不得高于 20dBm(即100mW),“天線(xiàn)越多信號越強”也就不攻自破了。最后的結論就是,只要路由采用了有效的MIMO技術(shù),無(wú)須在意天線(xiàn)數量。

        接下來(lái)我們會(huì )進(jìn)一步深入了解MIMO技術(shù)的神奇,內容可能有些生澀,有興趣的可以再看一下。

       

      MIMO技術(shù)

        搜各種百科資料 IEEE802.11 詞條,我們可以讀到,從802.11n開(kāi)始,數據傳輸速率或者說(shuō)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(fā)射范圍應該因此降低一半才對,但事實(shí)上數據反而提升了一倍(70m),這又是怎么一回事?

        這就要得益于 MIMO 技術(shù)了,剛才我們討論的種種手段都是為了對抗惡劣的多徑環(huán)境,但是多徑有沒(méi)有好的一面呢?事實(shí)上,MIMO 也是基于多徑的,我們稱(chēng)之為空間多樣性。多天線(xiàn)的應用有很多種技術(shù)手段,這里簡(jiǎn)單介紹兩種:波束成型(Beamforming)和時(shí)空分組碼(主要介紹 Alamouti’scode)。這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要多個(gè)接收天線(xiàn)。尤其是 Alamouti 碼,連信道信息都不用,只用數學(xué)運算就可以利用兩根天線(xiàn)實(shí)現3dB的增益,很贊對吧。

        而不需要多個(gè)接收天線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于并不是所有設備都能裝上多天線(xiàn)。為了避免旁瓣輻射(天線(xiàn)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(mǎn)足空間上的采樣定理,一般以發(fā)送信號之一半波長(cháng)作為實(shí)體的天線(xiàn)間距。無(wú)論是 GSM 信號1.8GHz,1.9GHz還是Wi-Fi信號的2.4GHz,我們暫取2GHz便于計算,半波長(cháng)為7.5cm。所以,我們看到的路由器上天線(xiàn)的距離 大多如此,也正是因此,我們很難在手機上安裝多個(gè)天線(xiàn)。

        波束成型(Beamforming):借由多根天線(xiàn)產(chǎn)生一個(gè)具有指向性的波束,將能量集中在想要傳輸的方向,增加信號傳輸品質(zhì),并減少與其他用戶(hù)間的 干擾。我們可以簡(jiǎn)單籠統地這樣理解天線(xiàn)的指向性:假設全指向性天線(xiàn)功率為1,范圍只有180度的指向性天線(xiàn)功率可以達到2。于是我們可以用4根90度的天 線(xiàn)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(guò)信道估算接收端的方位,然后有指向性的針對該點(diǎn)發(fā)射,提高發(fā)射功率(類(lèi)似于聚光的手電筒,范圍越 小,光越亮)。智能天線(xiàn)技術(shù)的前身就是波束成型。

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