我们注意到现代无线路由器的天线数量越来越多，那么这些天线究竟有什么作用呢？

可能大家的直觉会认为这能增强信号质量，但是我们通过上一期的 WIFI 射频知识了解到，天线是无源设备，无法增加信号的发射功率。那么增加天线数量又有何好处呢？

由于 WIFI 网络使用了一种特殊的传输介质，在 802.11n 修正案之前，一个接入点（我们可以将其理解为家中的无线路由器）在同一时间只能与一个客户端（比如我们的手机）进行通信，这就导致此时的其他无线设备需要等待。

为了解决一个 WIFI 网络内，接入设备越多通讯越慢的问题，MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术被引入，其中文的意思就是**「多入多出」**。

首先，让我们介绍最初 WIFI 使用的 SISO（Single-Input Single-Output）单入单出模式。在这种系统中，只有一个发射天线和一个接收天线，信号传输路径是唯一的。如果信号受到干扰，接收端将无法正确接收信号。

为了保证通信的可靠性，增加天线是一种解决方案吗？

如果在接收端增加天线，那就变成了 SIMO（Single-Input Multiple-Output）单入多出模式，这种方式被称为接收分集。

如果在发射端增加天线，那就变成了 MISO（Multiple-Input Single-Output）多入单出模式，这种方式被称为发射分集。

这两种方式虽然使可靠性提升了一倍，但传输的信号仍然只有一路。

为了增加同时传输的信号数，我们需要在发射端和接收端同时增加信号。这样，就能够实现在发射端和接收端同时传输多路信号。

通过增加发射和接收天线，我们增加了信号传输路径。每个信号路径都可以发送不同的数据，从而使吞吐率成倍增加。每个独立的数据传输路径被称为空间流。

需要注意的是，空间流和天线分集并不一定是一一对应的。通常使用三位数字来描述 MIMO 系统

例如 2*2:2 MIMO 系统，表示有两个发射天线和两个接收天线，可以传输两个空间流。在这里，我们可以将发射机和接收机简化为天线的数量。

由于历史原因，早期的 WIFI 设备可能只有一根天线，或者像手机这样的终端由于体积限制只能部署两根天线。出于成本考虑，路由器制造商设计的天线分集和空间流并不一一对应。

例如，一个 3*3:2 MIMO 系统，尽管路由器有三根天线（发射接口），但只支持两个空间流。你可能会想，那剩下的天线有什么用呢？

在 802.11n 修正案中，发射波束成形技术被引入，通过调整信号的相位，使得多个天线发射的信号在接收机处达到相同的相位，利用波的叠加效应增强接收信号的强度。

通过以上天线分集和空间流技术，我们增加了单用户通信时的吞吐率，这被称为单用户-多输入多输出（SU-MIMO）。然而，如果为了增加家庭中每台手机的网速而给每台手机配备一个无线路由器，这显然不是一个合理的解决方案。

因此，802.11n 和 802.11ac 修正案提出了多用户-多输入多输出（MU-MIMO），使得空间流不仅可以传输给一个设备，还可以传输给多个设备。例如，一个支持 4*4:4 MIMO 的无线路由器可以同时与两台支持 2*2:2 MIMO 的手机进行通信。

上述例子是为了便于理解而简化的，但实际的 MU-MIMO 更为复杂。

与单用户的 SU-MIMO 使用三位数字描述不同，多用户的 MU-MIMO 使用五位数字描述。

在一个 4*4:4:3:3 的路由器中，既有 MU-MIMO 终端也有 SU-MIMO 终端，路由器可以向一个 SU-MIMO 终端传输最多四个空间流，向三个 MU-MIMO 终端传输三个空间流。

传输过程中，路由器会以 SU 方式与一个 SU 终端进行通信，其他三个 MU 终端等待，然后以 MU 方式同时与三个 MU 终端进行通信，SU 终端等待，往复循环。

第五位数字表示可以同时通信的客户端数量。如果连接到路由器的客户端超过这个数量，就需要将客户端分组。

路由器可以同时与每个组中的一台终端通信，而组中的终端则依次与路由器通信。当然，也会有特殊情况，当终端数量没有超出同时连接数时，也会发生分组。

如果终端支持 2*2 MIMO，嗅探8*8，那么情况如下：

如果终端支持 2*2 MIMO，只支持嗅探 4*4 MIMO，那么将会发生分组：

通过上述 MIMO 的介绍我们可以得知，在选择无线路由器时，不仅要考虑天线的数量，还要考虑支持的空间流数量。天线数量增多只有发射分集作用，并不能增加上网速度，而空间流的增加才能提高速度。

同时，这也受到终端类型的限制。如果终端不支持 MU-MIMO，即使路由器支持 MU-MIMO 也是没有作用的。

以上就是本期文章的全部内容，希望能帮助您了解到更多 WIFI 通讯的知识。

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