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WiFi天线分集和MIMO的区别比较

802.11a/b/g设备经常会见到配备有多个天线,这种天线形式就是天线分集(Antenna Diversity),而802.11n设备的MIMO系统也是多个天线,两种技术之间有何区别呢?
1. 天线分集系统
天线分集系统中,实际上只有一个收发器,而多个天线都连接着这个收发装置。当接收器处于激活状态时,它必须选择一路天线作为输入,而这路天线所接收的信号被输入到接收电路系统。不管设备安装了多少天线,只有一路天线可以连接至接收电路系统。许多802.11a/b/g设备都部署了分集天线,且每个射频卡都设计了两个天线,当某个信号被接收时,天线分集系统将其中的一路天线所接收的信号输入至电路系统,一般来讲,分集系统将会选择信号强的一路。

图1 天线接收分集示例
信号发送时,分集天线也是从多个天线中选择一个天线用于发送使用的,即分集天线系统中发送也只有一路是激活的。许多802.11a/b/g设备都使用"主"天线概念表征发送天线,而未发送天线为"辅"天线。有些设备采用了稍微复杂精细的算法来选择和决定主辅天线,即当从其它802.11设备接收到一个帧时,AP会记忆接收该帧使用的天线,然后在未来与对端进行通信发送数据时,同样调用该天线用于发送。

图2 天线发送分集示例
天线分集的最明显特征是只有一路发送器,而它能够选择最"优"的天线。分集天线具有重要的应用价值,尤其当多径干扰影响发送时,他可以很精确地将信号分离出间距,使其中一路成为有效的"热点",而另一路则被打入"冷宫"。一般而言,这个"间距"也就半个波长,在2.4G Hz频谱上,波长也就几个厘米。由于收发器经常在天线间切换,很多时候,天线分集也被称为"切换分集"。

2. 802.11nMIMO系统
MIMO系统中,每一路天线都是独立驱动的天线。天线A发送或接收一串bit流可以与天线B完全不同,如果这两种天线也能在客户端独立收发数据流,那么就可以实现吞吐量的翻倍了。
MIMO系统的实现基于一个信道的多个输入和多个输出,而该系统是由空间分集和空间复用定义的。空间分集分为Rx和Tx分集,即信号的副本从另外一个天线发送或在多个天线处接收。采用空间复用,系统能在一个频率上同时传输一个以上的空间数据流。MIMO的优势在于可以不用增加传输功率和不扩大带宽的条件下提高传输速率,并将多径传播变为有利因素。

图3 MIMO空间流示例

综上,简单比较一下,天线分集是用来在两个设备之间选择最优的单路径的,而MIMO则是要利用尽可能多的可用路径的。两种技术上的差别在于射频芯片电路系统以及收发器复杂性方面。