當(dāng)前市面上Wi-Fi路由器很多，用戶往往面臨選擇困難癥的問題。以支持Wi-Fi 7的TPLINK路由器為例，BE3600支持2×2 MIMO，BE5100支持3×3 MIMO。如何選擇一款適合自己的網(wǎng)關(guān)呢？本文從技術(shù)角度分析一下MIMO規(guī)格的選擇問題。
MIMO通過多空間流提升協(xié)商速率
MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)，實際是增加了空間上調(diào)制解調(diào)的數(shù)據(jù)。以2×2 MIMO來說，可以調(diào)制2份數(shù)據(jù)流來成倍提高傳遞速率，在無線通信中被廣泛使用。
產(chǎn)品設(shè)計時，利用天線的間距和角度，可以構(gòu)成多條傳輸路徑，以實現(xiàn)承載成倍的通訊數(shù)據(jù)而提升帶寬。下圖所示是一個典型的MIMO系統(tǒng)，其中X為輸入信號，Y為輸出信號，H為信道矩陣。由矩陣?yán)碚摽芍琀矩陣的秩決定了輸出Y的維度，也叫MIMO空間流數(shù)。
對于Wi-Fi路由器來說，設(shè)計更多的天線和MIMO就一定能夠?qū)崿F(xiàn)N倍的帶寬提升嗎？接下來我們深入剖析一下。
由于STA規(guī)格限制，Wi-Fi路由器支持2×2以上MIMO不能提升協(xié)商速率
MIMO系統(tǒng)始終需要由發(fā)送和接收兩端的能力共同決定最終效果，現(xiàn)有主要使用的STA是手機、平板等。受限于空間和功耗散熱等，手機都是2×2 MIMO設(shè)計。由上面的矩陣?yán)碚摲治隹芍�，無論Wi-Fi路由器設(shè)計多少MIMO能力，最終MIMO規(guī)格取決于AP和STA最較少的天線數(shù)，即只能實現(xiàn)對接手機2流MIMO的效果。
下圖是一個3發(fā)2收的MIMO系統(tǒng)，按照上面的矩陣?yán)碚摚梢詫憺椋?/p>
3*2 MIMO示意圖
根據(jù)線性代數(shù)理論，已知Y1和Y2，以及H矩陣，無法解出X1，X2，X3，無法傳輸3份不同的數(shù)據(jù)，即無法支持3條空間流。
國內(nèi)使用FTTR組網(wǎng)解決覆蓋問題，不適合再用高M(jìn)IMO規(guī)格提升覆蓋，此時單熱點覆蓋太強，反而會導(dǎo)致不同熱點之間相互干擾
MIMO技術(shù)允許多個天線同時發(fā)送和接收多個信號，利用調(diào)制技術(shù)可以實現(xiàn)能量和空間信號疊加而提升信號覆蓋范圍。一般而言，考慮到實際家居環(huán)境導(dǎo)致信號反射交疊等，也就是增加幾個dB的信號強度而已。
但增加天線可以解決覆蓋問題嗎？一般而言，12cm厚度磚墻的衰減在20dB左右，24cm磚墻的衰減在25dB左右，承重墻的衰減在30dB左右。如果是斜穿，相當(dāng)于增加了墻體厚度，衰減值更大。增加天線帶來的增益，遠(yuǎn)小于墻體帶來的衰減，因此增加天線并不能解決穿墻覆蓋的問題。Wi-Fi信號一般只能穿1堵墻，如果戶型較小，不同MIMO規(guī)格的差別不大，如果戶型較大，增加MIMO也不能解決問題，建議通過FTTR、網(wǎng)線組網(wǎng)等方式解決。
高階MIMO理論上可以通過MU-MIMO提升多用戶并發(fā)吞吐，但Wi-Fi路由器上很難獲得收益
AP可以通過MU-MIMO，將不同數(shù)據(jù)流同時傳輸給不同的STA，每個STA只接收發(fā)給自己的信號，從而在AP的MIMO規(guī)格較高，STA的MIMO規(guī)格較低時，獲得多用戶并發(fā)吞吐收益。無線蜂窩5G技術(shù)的Massive MIMO，正是使用了MU-MIMO技術(shù)。
但Wi-Fi路由器采用全向天線，考慮到家居條件下環(huán)境反射等影響，實際無法做到信號的完全定向。路由器發(fā)給不同用戶的空間流會相互干擾，導(dǎo)致STA無法分離出發(fā)給自己的信號，很難獲得收益。
高階MIMO會導(dǎo)致成本功耗大幅度上升
更高階MIMO，會增加Wi-Fi路由器的成本和功耗。對于MIMO解調(diào)算法，階數(shù)增加導(dǎo)致復(fù)雜度按N的3次方增長，顯著增加成本和功耗，投入產(chǎn)出不成正比，性價比不高。
總結(jié)：從技術(shù)角度看，2×2 MIMO是Wi-Fi路由器的最合適的選擇
綜合前面的技術(shù)分析，可以給用戶以下幾個結(jié)論和建議，以供參考：
1、受限于當(dāng)前主流終端STA（手機）的規(guī)格，最大只能支持2流的傳輸能力，增加AP天線數(shù)，無助于MIMO空間流能力提升。
2、MIMO的規(guī)格增加，帶來的覆蓋收益，不足以彌補家居的Wi-Fi信號的穿墻損耗， FTTR組網(wǎng)是更好的解決思路。
3、家居場景應(yīng)用，受限于設(shè)備尺寸、用戶位置等約束，很難支持更高空間流，MU-MIMO也很難獲得收益，高階MIMO的實際價值有限。
4、MIMO的規(guī)格增加，成本和功耗按N的3次方增加，性價比不高。
因此，從技術(shù)角度看，2×2 MIMO是Wi-Fi路由器的最合適的選擇。 
