2024-8-22 17:34

从技术角度看,2×2 MIMO是Wi-Fi路由器的最合适的选择

当前市面上Wi-Fi路由器很多,用户往往面临选择困难症的问题。以支持Wi-Fi 7的TPLINK路由器为例,BE3600支持2×2 MIMO,BE5100支持3×3 MIMO。如何选择一款适合自己的网关呢?本文从技术角度分析一下MIMO规格的选择问题。

MIMO通过多空间流提升协商速率

MIMO(多输入多输出)技术,实际是增加了空间上调制解调的数据。以2×2 MIMO来说,可以调制2份数据流来成倍提高传递速率,在无线通信中被广泛使用。

产品设计时,利用天线的间距和角度,可以构成多条传输路径,以实现承载成倍的通讯数据而提升带宽。下图所示是一个典型的MIMO系统,其中X为输入信号,Y为输出信号,H为信道矩阵。由矩阵理论可知,H矩阵的秩决定了输出Y的维度,也叫MIMO空间流数。

对于Wi-Fi路由器来说,设计更多的天线和MIMO就一定能够实现N倍的带宽提升吗?接下来我们深入剖析一下。

由于STA规格限制,Wi-Fi路由器支持2×2以上MIMO不能提升协商速率

MIMO系统始终需要由发送和接收两端的能力共同决定最终效果,现有主要使用的STA是手机、平板等。受限于空间和功耗散热等,手机都是2×2 MIMO设计。由上面的矩阵理论分析可知,无论Wi-Fi路由器设计多少MIMO能力,最终MIMO规格取决于AP和STA最较少的天线数,即只能实现对接手机2流MIMO的效果。

下图是一个3发2收的MIMO系统,按照上面的矩阵理论,可以写为:

  3*2 MIMO示意图

根据线性代数理论,已知Y1和Y2,以及H矩阵,无法解出X1,X2,X3,无法传输3份不同的数据,即无法支持3条空间流。

国内使用FTTR组网解决覆盖问题,不适合再用高MIMO规格提升覆盖,此时单热点覆盖太强,反而会导致不同热点之间相互干扰

MIMO技术允许多个天线同时发送和接收多个信号,利用调制技术可以实现能量和空间信号叠加而提升信号覆盖范围。一般而言,考虑到实际家居环境导致信号反射交叠等,也就是增加几个dB的信号强度而已。

但增加天线可以解决覆盖问题吗?一般而言,12cm厚度砖墙的衰减在20dB左右,24cm砖墙的衰减在25dB左右,承重墙的衰减在30dB左右。如果是斜穿,相当于增加了墙体厚度,衰减值更大。增加天线带来的增益,远小于墙体带来的衰减,因此增加天线并不能解决穿墙覆盖的问题。Wi-Fi信号一般只能穿1堵墙,如果户型较小,不同MIMO规格的差别不大,如果户型较大,增加MIMO也不能解决问题,建议通过FTTR、网线组网等方式解决。

高阶MIMO理论上可以通过MU-MIMO提升多用户并发吞吐,但Wi-Fi路由器上很难获得收益

AP可以通过MU-MIMO,将不同数据流同时传输给不同的STA,每个STA只接收发给自己的信号,从而在AP的MIMO规格较高,STA的MIMO规格较低时,获得多用户并发吞吐收益。无线蜂窝5G技术的Massive MIMO,正是使用了MU-MIMO技术。

但Wi-Fi路由器采用全向天线,考虑到家居条件下环境反射等影响,实际无法做到信号的完全定向。路由器发给不同用户的空间流会相互干扰,导致STA无法分离出发给自己的信号,很难获得收益。

高阶MIMO会导致成本功耗大幅度上升

更高阶MIMO,会增加Wi-Fi路由器的成本和功耗。对于MIMO解调算法,阶数增加导致复杂度按N的3次方增长,显著增加成本和功耗,投入产出不成正比,性价比不高。

总结:从技术角度看,2×2 MIMO是Wi-Fi路由器的最合适的选择

综合前面的技术分析,可以给用户以下几个结论和建议,以供参考:

1、受限于当前主流终端STA(手机)的规格,最大只能支持2流的传输能力,增加AP天线数,无助于MIMO空间流能力提升。

2、MIMO的规格增加,带来的覆盖收益,不足以弥补家居的Wi-Fi信号的穿墙损耗, FTTR组网是更好的解决思路。

3、家居场景应用,受限于设备尺寸、用户位置等约束,很难支持更高空间流,MU-MIMO也很难获得收益,高阶MIMO的实际价值有限。

4、MIMO的规格增加,成本和功耗按N的3次方增加,性价比不高。

因此,从技术角度看,2×2 MIMO是Wi-Fi路由器的最合适的选择。

来源:C114通信网

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本评论 更新于:2024-12-12 19:06:53
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