老一代無線路由器的天線肯定不會超過一根，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
，也是從那時開始天線不再隻有孤零零的一根（1t1r的150M是個例外），那到底是怎麼一回事？這裏我們就要提到一項11n協議之後才得到具體應用的多天線技術，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）。


先來看個例子，有人說

，為什麼我買了一個最新款的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iPhone 3，這手機可隻支持11a/b/g連11n都談不上
，那麼即便是你給這貨拆了加幾根天線也沒用。怎麼解決
？加裝AC網卡或者換終端，總之別再跟天線上較勁。
為什麼這樣說？首先
，Wi-Fi應用的環境是室內

，我們常用的802.11係(xi)列(lie)協(xie)議(yi)也(ye)是(shi)針(zhen)對(dui)這(zhe)種(zhong)條(tiao)件(jian)來(lai)建(jian)立(li)的(de)。由(you)於(yu)發(fa)射(she)端(duan)到(dao)接(jie)收(shou)端(duan)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)障(zhang)礙(ai)物(wu)，收(shou)發(fa)時(shi)幾(ji)乎(hu)不(bu)存(cun)在(zai)直(zhi)射(she)信(xin)號(hao)的(de)可(ke)能(neng)。那(na)怎(zen)麼(me)辦(ban)
？我(wo)們(men)管(guan)這(zhe)個(ge)辦(ban)法(fa)叫(jiao)做(zuo)多(duo)徑(jing)傳(chuan)輸(shu)，也(ye)叫(jiao)多(duo)徑(jing)效(xiao)應(ying)。多(duo)徑(jing)，從(cong)字(zi)麵(mian)上(shang)也(ye)很(hen)好(hao)理(li)解(jie)，就(jiu)是(shi)把(ba)增(zeng)加(jia)傳(chuan)輸(shu)途(tu)徑(jing)。


那(na)麼(me)問(wen)題(ti)來(lai)了(le)，既(ji)然(ran)是(shi)多(duo)徑(jing)
，傳(chuan)輸(shu)的(de)路(lu)程(cheng)就(jiu)有(you)長(chang)有(you)短(duan)，有(you)的(de)可(ke)能(neng)是(shi)從(cong)桌(zhuo)子(zi)反(fan)射(she)過(guo)來(lai)的(de)，有(you)的(de)可(ke)能(neng)是(shi)穿(chuan)牆(qiang)的(de)
，這(zhe)些(xie)攜(xie)帶(dai)相(xiang)同(tong)信(xin)息(xi)但(dan)是(shi)擁(yong)有(you)不(bu)同(tong)相(xiang)位(wei)的(de)信(xin)號(hao)輾(zhan)轉(zhuan)最(zui)終(zhong)一(yi)起(qi)彙(hui)集(ji)到(dao)接(jie)收(shou)端(duan)上(shang)。現(xian)代(dai)通(tong)信(xin)用(yong)的(de)是(shi)存(cun)儲(chu)轉(zhuan)發(fa)的(de)分(fen)組(zu)交(jiao)換(huan)
，也(ye)叫(jiao)包(bao)交(jiao)換(huan)，傳(chuan)輸(shu)的(de)是(shi)碼(ma)（Symbol）。由於障礙產生不同的傳輸時延
，就造成了碼間幹擾ISI（InterSymbolInterference）。為了避免ISI
，通信的帶寬就必須小於可容忍時延的倒數。


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

後麵的大家看不進去也沒有關係，總之，無線路由器的發射範圍是這個IEEE802.11協議決定的，而非單純的看天線。[page]

說了這麼多
，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”，區別在於使用的架構不同而已：常見的雙天線產品主要用1T2R或2T2R
，三天線產品則用到的是2T3R或3T3R。

理li論lun上shang，增zeng加jia天tian線xian數shu量liang會hui減jian少shao信xin號hao覆fu蓋gai盲mang點dian，但dan我wo們men通tong過guo大da量liang的de評ping測ce證zheng實shi

，這zhe種zhong差cha異yi在zai普pu通tong家jia庭ting環huan境jing中zhong完wan全quan可ke以yi忽hu略lve不bu計ji。而er且qie，就jiu像xiang內nei置zhi天tian線xian不bu輸shu外wai置zhi一yi樣yang，三san天tian線xian覆fu蓋gai不bu如ru雙shuang天tian線xian的de情qing況kuang也ye絕jue非fei個ge例li，說shuo到dao底di產chan品pin質zhi量liang也ye是shi一yi個ge重zhong要yao因yin素su。至zhi於yu信xin號hao強qiang度du和he“穿牆”則取決於發射功率
，這個東西工信部作過規定，不得高於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。

相關閱讀：MIMO技術

搜各種百科資料IEEE802.11詞條，我們可以讀到
，從802.11n開始，數據傳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），這又是怎麼一回事？

這就要得益於MIMO技術了，剛才我們討論的種種手段都是為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也是基於多徑的，我們稱之為空間多樣性。多天線的應用有很多種技術手段，這裏簡單介紹兩種：波束成型（Beamforming）和時空分組碼（主要介紹Alamouti''scode）。這兩種技術的優點是不需要多個接收天線。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根天線實現3dB的增益
，很讚對吧。

而不需要多個接收天線的優點在於並不是所有設備都能裝上多天線。為了避免旁瓣輻射（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實體的天線間距。無論是GSM信號1.8GHz
，1.9GHz還是Wi-Fi信號的2.4GHz，我們暫取2GHz便於計算
，半波長為7.5cm。所以，我們看到的路由器上天線的距離大多如此，也正是因此
，我們很難在手機上安裝多個天線。

波束成型（Beamforming）：借jie由you多duo根gen天tian線xian產chan生sheng一yi個ge具ju有you指zhi向xiang性xing的de波bo束shu，將jiang能neng量liang集ji中zhong在zai想xiang要yao傳chuan輸shu的de方fang向xiang


，增zeng加jia信xin號hao傳chuan輸shu品pin質zhi

，並bing減jian少shao與yu其qi他ta用yong戶hu間jian的de幹gan擾rao。我wo們men可ke以yi簡jian單dan籠long統tong地di
這樣理解天線的指向性：假設全指向性天線功率為1
，範圍隻有180度的指向性天線功率可以達到2。於是我們可以用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。為了傳輸d1d2兩個碼，在兩根天線1,2上分別發送d1,-d2*和d2,d1*。由於多徑，我們假設兩根天線的信道分別為h1h2，於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2維方陣隻要乘以信道
，就可得到d1d2的信息了。看不懂沒關係，總之呢就是Alamouti找到一組正交的碼率為2×2矩陣，用這種方式在兩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個發射天線t1t2分別對兩個接收天線r1r2發射，那麼相當於兩撥人同時幹活，速度提升2倍(bei)等(deng)等(deng)。但(dan)是(shi)實(shi)際(ji)實(shi)現(xian)起(qi)來(lai)一(yi)方(fang)麵(mian)在(zai)硬(ying)件(jian)上(shang)需(xu)要(yao)多(duo)個(ge)接(jie)收(shou)天(tian)線(xian)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)需(xu)要(yao)信(xin)道(dao)估(gu)計(ji)等(deng)通(tong)信(xin)算(suan)法(fa)，那(na)都(dou)是(shi)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)，並(bing)且(qie)耗(hao)時(shi)耗(hao)硬(ying)件(jian)的(de)計(ji)算(suan)了(le)。[page]

講上麵兩種技術實際上是MISO（Multiple-Input Single-Output）的方法，也是想從另外一個方麵證明，天線多了不代表他們能一起幹活。100年前人們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，人們用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交頻分複用，多載波調製的一種技術）對(dui)抗(kang)由(you)於(yu)城(cheng)市(shi)間(jian)或(huo)室(shi)內(nei)障(zhang)礙(ai)太(tai)多(duo)造(zao)成(cheng)的(de)多(duo)徑(jing)衰(shuai)落(luo)

，而(er)如(ru)今(jin)我(wo)們(men)已(yi)經(jing)開(kai)始(shi)利(li)用(yong)多(duo)徑(jing)來(lai)提(ti)高(gao)通(tong)信(xin)質(zhi)量(liang)。這(zhe)是(shi)技(ji)術(shu)上(shang)突(tu)飛(fei)猛(meng)進(jin)的(de)發(fa)展(zhan)，而(er)不(bu)是(shi)簡(jian)單(dan)的(de)“想當然”就可以實現的。

MIMO本身就是一個時變的、不平穩的多入多出係統。關於MIMO的(de)研(yan)究(jiu)，是(shi)一(yi)個(ge)世(shi)界(jie)性(xing)課(ke)題(ti)，留(liu)下(xia)的(de)疑(yi)問(wen)還(hai)有(you)很(hen)多(duo)，同(tong)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)學(xue)術(shu)上(shang)甚(shen)至(zhi)也(ye)會(hui)出(chu)現(xian)不(bu)同(tong)的(de)說(shuo)法(fa)。不(bu)過(guo)，對(dui)於(yu)一(yi)般(ban)消(xiao)費(fei)者(zhe)大(da)可(ke)不(bu)必(bi)深(shen)究(jiu)，認(ren)清(qing)了(le)開(kai)頭(tou)第(di)一(yi)頁(ye)我(wo)們(men)講(jiang)的(de)“誤區”，知道路由天線是個“工具”，普通家庭雙天線足以，選購時看清產品規格，不要被商家誤導。