青云获奖文章：手机的4×4MIMO天线是什么？路由器的天线越多信号越强吗？

手机、路由器以及带有蓝牙、WiFi等无线通讯的产品，都少不了天线的支持。天线起到无线信号收发的作用，路由器的天线以外置式居多，而智能手机的天线以内置式居多，WiFi模块或者蓝牙模块以PCB天线居多。这类天线多为驻波天线，在设计时需要考虑阻抗匹配，这一块在设计时需要用到很多专业的设备，也需要一定的RF射频经验，具有一定的技术门槛。

1-路由器外置式天线

对手机硬件比较了解的朋友，肯定听说过4×4 MIMO天线，比较典型的事件就是华为P30手机。该手机的国外版本是4×4MIMO天线，而国内版本是2×2MIMO天线，也使华为陷入了“偷工减料”的舆论风波。那么天线的多少有什么区别？会给用户带来哪些差别？

2-魅族所宣传的4根天线

这要从基站和天线的发展史说起，A×B MIMO，这里的A是指基站天线数，B是指手机天线数。根据基站和手机天线数的不同，可以分为SISO、SIMO、MISO以及MIMO等四种类型。下面分别介绍这几种情况。

1 SISO 天线模型及其传输原理

SISO的含义是单输入单输出(Single-Input Single-Output)，这种情况是最简单的，基站和手机都只有一根天线，两者在交互数据的时候，只有一条通道。由于基站只有一根天线，所以在同一时刻只能发送一组数据给手机，在数据量大的时候，经常会出现堵塞情况，就像是单车道的通行情况一样，传输效率非常低。最关键的，如果出现数据丢包现象，那么接收端就会丢掉信息。用户体验就是上网卡顿、经常丢数据。下图就是SISO的拓扑示意图。

3-SISO拓扑模型

为了改善这种情况，出现了SIMO。

2 SIMO 天线模型及其传输原理

SIMO的含义是单输入多输出(Single-Input Multiple-Output)，基站端还是只有一根天线，但是手机接收端具有两根天线，基站的数据可以通过两条通道传输到是手机端。由于数据都是从基站的一根天线发出的，所以在同一时刻所发送的数据是相同的，在数据传输的过程中，即使一条通道上产生了数据丢失现象，对手机端影响也不是很大，因为只要另一条数据是完整的那么手机端就不会丢数据。

与SISO相比，该种方式下手机收到完整数据包的概率提高了一倍。SIMO的拓扑示意图如下图所示。

4-SIMO拓扑模型

如果将SIMO的天线数量对调一下，基站有两根天线，手机有一根天线，天线的总体数量不增加，这种情况就是MISO。

3 MISO 天线模型及其传输原理

MISO的含义是多输入单输出(Multiple-Input Single-Output)，基站有了两根天线，似乎在同一时刻可以发送不同的数据，但是手机端只有一根天线，两条数据最终还是要合成一路数据，只要两条通道不同时丢失数据，那么手机端就能接收到完整的数据，这种情况与SIMO其实是一样的，只不过SIMO的情况叫做接收分集，而MISO的情况叫做发射分集。

MISO的拓扑示意图如下图所示。

5-MISO拓扑模型

4 MIMO 天线模型及其传输原理

为了提高数据的传输效率，MIMO技术被提出，其含义是多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output)，即基站和手机都具有多根天线。这样基站就可以在同一时刻发送不同的数据了，传输路径也更多了，使得数据传输效率更高、数据的准确率也得到大幅提升。这就像高速公路上的多车道一样，即提高了车速，又缓解了堵塞情况。MIMO的拓扑示意图如下图所示。

6-MIMO拓扑模型

5 MIMO的发展趋势以及优势

通信的5G时代已经来临，不管对于5G基站，还是5G手机，MIMO必定成为5G的核心组成部分，在不占用更多频谱的情况下，MIMO允许在相同的无线信道上同时发送和接收多个数据，这大大提高了无线数据的信号路径、大大提高了传输速率、大大提高了链路的可靠性。所以，MIMO会随着5G的发展而逐渐普及，甚至更大规模的MIMO会被提出，用户的上网体验会越来越好，MIMO也会助力5G给行业带来更大的冲击和机遇。

7- 5G时代

最后，需要指出的是，路由器的天线数量与穿墙能力/信号强度无关，很多商家会误导消费者把多天线的路由器叫做穿墙王。而路由器的多天线也是使用了MIMO技术，无线信号的传输路径更多、传输速率更快，但是路由器的信号强弱情况多数情况下与功率相关，而与天线数量不相关。

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