超强：路由器的信号强度与天线数量无关！

只要有网络就需要路由器，它从最早的天线发展到现在的4根或更多，所以有人说，当您购买路由器时，只需要看一下天线数。真的是那样吗？

在移动互联网时代，路由器在每个家庭中都是必不可少的。路由器已经成为家庭互联网的中心，为移动电视等提供网络访问。路由器的性能直接影响我们的生活质量。

市场上路由器的基本功能还可以，但是信号穿透墙壁的能力却大不相同。无论路由器放置在哪个房间，分区房间的信号都会很差，间歇性的信号冻结会严重影响用户体验。

一些路由器制造商瞄准了这一痛点，并打出了多天线和穿墙之王的口号。天线的数量从一根增加到了两根，现在已增加到八根，就像躺着的螃蟹一样，给人的信号非常强烈。

实际上，天线的数量与信号强度不直接相关，也不与穿透墙壁的能力直接相关。

我们购买路由器的两个关键要素是信号覆盖范围和网络传输能力。第一个是指信号强度，第二个是指速度。尽管这两个元素在广义上与天线有关，但是天线的数量绝对不是唯一的考虑标准。我们主要从三个方面进行分析。

信号强度受到限制

路由器的功率限制

高剂量的电磁辐射可能会影响人体健康。因此，世界上所有国家都有电磁辐射限值标准。我国遵循《电磁辐射控制限值》（GB8702-201 4））。

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路由器的频带属于30MHz-3000MHz。根据国家标准的要求，人体辐射极限的等效平面波功率密度为0. 4瓦/平方米。

检查电磁辐射对人体的影响，无法使用设备本身的功率指标​​，因为即使是高功率设备，只要人体离它足够远，它就很安全。 ，甚至是低功率设备，如果它靠近人体也不是安全的，因此使用单位面积的功率密度单位是科学的，这也是国际上公认的指标方法。

路由器的电磁波基本上是全向的。可以理解，其能量以一定半径分布在球形表面上。球体的表面积与半径的平方成正比，因此单位面积的功率密度将随半径的平方率增加。衰减。如果政府部门没有正式解释人体与router刨机之间的距离，那么制造商的借口确实是有道理的。

因此，工业和信息化部已经明确定义了路由器和其他设备的辐射功率值，因为路由器基本上是全向辐射，并且天线增益相对较小，因此适用于第一种情况，即辐射功率不得超过100毫瓦。

根据每平方米100毫瓦和0. 4瓦的两个限制，可以计算出政府认为人体与the刨机之间的距离在2米以内，这表明政府的安全性标准非常保守和谨慎。

某些路由器具有“穿墙模式”。事实是，它们通常以50毫瓦的功率工作。当用户激活穿墙模式时，功率将增加到100毫瓦。效果并不比其他100毫瓦的效果好。路由器更坚固。

政府限制路由器的辐射功率，因此安装更多天线没有意义，就像水管的总流量受到限制一样，即使您安装了8个水龙头，总的出水量也不会完全增加。

很多天线可能不一定具有强信号

从理论上讲，使用相同的技术，确实是天线越多越坚固，但是看似简单的天线就是这种情况吗？那你错了。以我们当前的双频路由器为例（2. 4GHz / 5GHz）。有些带有4根天线的路由器使用分频天线方案，即2根天线负责4GHz频带，而2根天线负责5GHz频带，让我们这样说，单个频带肯定不那么强和其他3根天线一样。现在有些路由器采用双频集成方案，将2. 4G和5G两个频段组合在一个天线中，在同一天线的情况下，强度比普通路由器更强大。

有些人会质疑，即使多根天线的辐射没有明显优势，如果多根天线同时接收信号，接收效果是否会成倍增加？这实际上是一种误解。

事实是，接收信号的关键在于“信噪比”，即信号功率与噪声功率之比越大越好，并且由于多个天线非常接近，因此每个天线接收到的信号和噪声基本相同。它不会有效地提高信噪比。

2、穿透墙壁的能力取决于“接收”

上一节中提到的“穿墙模式”是将辐射功率增加到顶部栅格的100毫瓦，但是增加辐射功率可以增加穿透墙的能力吗？答案是否定的。

工业和信息化部将路由器与人体之间的距离设置为0. 2米以内，但手机靠近人体。当手机与路由器通信时，手机的辐射功率通常小于路由器的辐射功率。

假设路由器工作在100毫瓦，其辐射信号会穿透两个混凝土墙并到达手机，但是来自手机的信号相对较弱，不会传输回路由器，因此也会冻结。

因此，路由器穿透​​墙壁的能力并不取决于其辐射功率，而更多地取决于路由器接收具有低信噪比的弱信号的能力。这是信号穿透墙壁的能力的真相。

二、发射技术是关键

传输技术可以说对路由器非常关键。现在，最新的MU-MIMO是多用户多输入和多输出技术，它使路由器能够同时与多个设备进行通信，这比传统的单个用户要多。 SU-MIMO技术极大地提高了网络效率，在该领域的性能改善是切实的。

三、波束成形技术效率高

理论上，信号的传输是发散的，但是您的手机接收到的信号确实是定向的，因此大部分信号都是浪费的。使用波束成形技术后，WIFI传输的信号集中在设备上，在接收方向上效率更高。

可以看出，无线路由器的天线数量并不是决定路由器性能的唯一条件。选择时不要被误导。购买时，您只需要记住MU-MIMO技术，高速（双关键词，如频率1200Mbps，单频300Mbps或更高），双频全向天线等都不会花费您很多钱。如果您的房子真的很大或墙壁很多，建议选择中继设备，例如电力猫。

路由器的频带属于30MHz-3000MHz。根据国家标准的要求，人体辐射极限的等效平面波功率密度为0. 4W / m2。

但是，功率密度标准的使用也为路由器制造商提供了借口。当政府监管部门检查设备的辐射强度时，制造商可以辩解说用户离路由器很远。尽管设备的辐射功率非常大，但它是有效的。人体的功率密度不超过0. 4瓦/平方米。

路由器的电磁波基本上是全向的。可以理解，其能量以一定半径分布在球形表面上。球体的表面积与半径的平方成正比，因此单位面积的功率密度将随半径的平方率增加。衰减。如果政府部门没有正式解释人体与router刨机之间的距离，那么制造商的借口确实是有道理的。

因此，工业和信息化部已经明确定义了路由器和其他设备的辐射功率值，因为路由器基本上是全向辐射，并且天线增益相对较小，因此适用于第一种情况，即辐射功率不得超过100毫瓦。

根据每平方米100毫瓦和0. 4瓦的两个限制，可以计算出政府认为人体与the刨机之间的距离在2米以内，这表明政府的安全性标准非常保守和谨慎。

某些路由器具有“穿墙模式”。事实是，它们通常以50毫瓦的功率工作。当用户激活穿墙模式时，功率将增加到100毫瓦。效果并不比其他100毫瓦的效果好。路由器更坚固。

政府限制路由器的辐射功率，因此安装更多天线没有意义，就像水管的总流量受到限制一样，即使您安装了8个水龙头，总的出水量也不会完全增加。

有些人会质疑，即使多根天线的辐射没有明显优势，如果多根天线同时接收信号，接收效果是否会成倍增加？这实际上是一种误解。

事实是，接收信号的关键在于“信噪比”，即信号功率与噪声功率之比越大越好，并且由于多个天线非常接近，因此每个天线接收到的信号和噪声基本相同。它不会有效地提高信噪比。

2、穿透墙壁的能力取决于“接收”

上一节中提到的“穿墙模式”是将辐射功率增加到顶部栅格的100毫瓦，但是增加辐射功率可以增加穿透墙的能力吗？答案是否定的。

工业和信息化部将路由器与人体之间的距离设置为0. 2米以内，但手机靠近人体。当手机与路由器通信时，手机的辐射功率通常小于路由器的辐射功率。

假设路由器工作在100毫瓦，其辐射信号会穿透两个混凝土墙并到达手机，但是来自手机的信号相对较弱，不会传输回路由器，因此也会冻结。

因此，路由器穿透​​墙壁的能力并不取决于其辐射功率，而更多地取决于路由器接收具有低信噪比的弱信号的能力。这是信号穿透墙壁的能力的真相。

天线越多，布线越好？

“天线越多，覆盖范围越广，天线越多，信号越强。简而言之，天线越多，路由越好”，感到“常识”的朋友可以继续阅读文本。为您解释天线数量与信号强度之间的关系！

首先，每个人还应该注意，老一代的无线路由器肯定不会有多个天线。这里的“老一代”是指80 2. 11n协议之前的80 2. 11a / b / g。路由，旧的54M产品只有一根天线。在这种情况下，80 2. 11n显然已成为分水岭。从那时起，天线不再是单个天线（1t1r 150M是一个例外）。到底是怎么回事？在这里，我们将提到一个。在11n协议之后专门应用的多天线技术也是无线通信MIMO（多输入多输出）领域中非常重要的技术

我们先来看一个例子。有人说，为什么我买了一个新的带有3个天线的无线路由器，该路由器支持80 2. 11ac协议，但是信号强度，覆盖范围甚至速度都没有改善？天线不够？让我告诉你300根没用。检查您使用的接收终端是否支持AC协议。例如，如果您使用的是iPhone 3，则该电话只能支持11a / b / g，甚至11n也不能使用它，因此即使您删除它并添加一些天线，也没有用。怎么解决呢？简而言之，安装交流网卡或更改终端，添加天线是没有用的。

你为什么这么说？首先，Wi-Fi应用程序的环境是在室内，并且针对这种情况还建立了常用的80 2. 11系列协议。由于发射器和之间存在各种障碍，因此在发送和接收时几乎没有直接信号传输的可能性。那该怎么办？这种方法称为多径传输，也称为多径效应。从字面上也很容易理解，多径是为了增加传输路径。

问题在这里。由于是多路径，因此传输距离可能长也可能短。有些可能从桌子上反射出来，有些可能穿过墙壁。这些信号携带相同的信息，但具有不同的相位。经过辗转反侧，他们终于聚集在接收端。现代通信使用存储转发分组交换（也称为分组交换）来传输符号（符号）。由于障碍物产生不同的传输延迟，因此会导致符号间干扰ISI（InterSymbol Interference，InterSymbol Interference）。为了避免ISI，通信带宽必须小于容许延迟的倒数。

对于80 2. 11a / b / g 20MHz带宽，最大延迟为50ns，在多径条件下不带ISI的传输半径为15m。在IEEE80 2. 11协议中，我们可以看到该值的最大范围是35m。这是因为协议中存在各种方法（例如错误代码重传）以确保通信。这并不意味着ISI根本无法工作。在这种情况下，您会发现对于80 2. 11a / b / g协议，即使您安装更多天线，也没有任何意义。假设这些天线可以同时工作，将使多径效应变得更糟。

简而言之，无线路由器的传输范围是由IEEE80 2. 11协议确定的，而不仅仅是看天线。

摘要

我已经说了很多，单天线路由，双天线路由，三线四线甚至更多之间有什么区别吗？是的，但是它对实际使用没有太大影响，包括信号覆盖范围，信号强度，天线。更快的速度甚至是胡说八道。除了罕见的单天线之外，其余的“多天线”仅仅是实现MIMO技术的“媒介”或“工具”。区别在于所使用的体系结构：常见的双天线产品主要使用1T2R或2T2R，三天线产品使用3T3R或3T3R。

从理论上讲，增加天线数量将减少信号覆盖盲区，但我们已经通过大量评估证明，这种差异在普通家庭环境中是可以忽略的。而且，就像内置天线不会输给也不如两天线的覆盖范围。归根结底，产品质量也是重要因素。至于信号强度和“穿墙能力”，则取决于发射功率。东西方工业和信息化部规定，它不应高于20dBm（即100mW）。 “天线越多，信号越强”将是自欺欺人的。最后的结论是，只要路由采用有效的MIMO技术，就不必担心天线的数量。

在下一页，我们将进一步了解MIMO技术的魔力。

MIMO技术

搜索各种百科全书IEEE80 2. 11条目，我们可以了解到从80 2. 11n开始，数据传输速率或承载的数据量已大大提高。首先，80 2. 11n具有40MHz模式。但是，根据先前的理论，其传输范围应减小一半。实际上，数据已翻倍（70m）。发生了什么事？

这是由于MIMO技术所致。我们刚才讨论的各种方法都是为了应对恶劣的多路径环境，但是多路径是否有好的方面？实际上，MIMO也基于多径。称之为空间多样性。应用多个天线有许多技术手段。这是两个简短的介绍：波束成形和时空分组码（主要介绍Alamouti的码）。这两种技术的优点是不需要多个接收天线。特别是Alamouti码甚至不使用频道信息。仅通过数学运算就可以使用两个天线来实现3dB的增益。

不需要多个接收天线的优点是，并非所有设备都可以配备多个天线。为了避免旁瓣辐射（在天线方向图中，最大的辐射束称为主瓣，而靠近主瓣的小束称为旁瓣），并满足空间采样定理，通常发射信号的一半波长用作物理天线间隔。无论是GSM信号1. 8GHz，1. 9GHz还是Wi-Fi信号2. 4GHz，出于计算目的，我们暂时选择2GHz，半波长为7. 5cm。因此，我们看到的路由器上的大多数天线都处于相同的距离，这就是为什么我们很难在手机上安装多个天线的原因。

波束成形：定向波束由多个天线产生，将能量集中在所需的传输方向上，提高了信号传输质量，并减少了对其他用户的干扰。我们可以通过一种简单而通用的方式来理解天线的方向性：假设全向天线的功率为1，则只有180度范围的定向天线的功率可以达到2。因此，从理论上讲，我们可以提高功率用4个90度天线放大4倍。波束成形的另一种模式是估计通过通道的接收端的位置，然后直接发送到该点以增加发射功率（类似于聚焦手电筒，范围越小，光线越亮）。智能天线技术的前身是波束成形。

空时分组码（STBC）：在多个天线的不同时间发送不同的信息，以提高数据可靠性。 Alamouti码是最简单的时空分组码。为了发送两个码d1d2，d1，-d2 *和d2，d1 *分别在两个天线1、2上发送。由于存在多径，我们假设两个天线的信道分别为h1h2，因此接收端在第一时刻接收到的信息为r1 = d1h1 + d2h2，以后接收到的信息为r2 = -d2 * h1 + d1 * h2。只要将接收到的二维方阵乘以信道，就可以得到d1d2的信息。如果您不了解，也没关系。简而言之，Alamouti找到了一组正交码率2×2矩阵。这样，可以发射两个天线而不会互相影响。它可以由一根天线接收，并且可以通过数学运算获得。信息传递方法。

在概念上可以更好地理解其他MIMO。例如，两个发送天线t1t2分别发送到两个接收天线r1r2，这相当于两组同时工作，并且速度提高了2倍。然而，在实际实现中，一方面在硬件上需要多个接收天线，另一方面在信道估计等通信算法上却是非常复杂且费时的硬件计算。

以上两种技术实际上是MISO（多输入单输出）方法。我还想从另一个方面证明拥有更多天线并不意味着它们可以一起工作。 100年前，人们知道天线越多越好，但是天才的Alamouti代码仅在1998年提出。多天线技术的80 2. 11n协议仅在2009年应用。

20年前，人们使用OFDM（正交频分复用，一种多载波调制技术）来应对由于城市或室内之间的障碍物过多而导致的多径衰落，但是现在我们已经开始使用多径来提高通信质量。这是飞跃性的技术发展，而不是简单地“理所当然”。

写在最后

MIMO本身是时变的，不稳定的多输入多输出系统。 MIMO的研究是世界性的课题，仍然存在许多问题。同一期甚至可能有不同的学术见解。但是，对于普通消费者而言，您不需要深入研究它。他们认识到我们在一开始就谈到的“误解”，并且知道路由天线是“工具”，而普通家庭使用双天线就足够了。购买时，请参阅产品规格，不要被商家误导。

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