隨著無(wú)線(xiàn)通信802.11協(xié)議族的不斷發(fā)展，WiFi傳輸?shù)奈锢硭俾室苍诟咚偬嵘８咝阅艿?02.11n協(xié)議目前可以最大支持3條空間流且使用40MHz帶寬捆綁技術(shù)達(dá)到450Mbps傳輸速率，這是傳統(tǒng)802.11a/g最高速率的十倍之多。802.11n的一個(gè)重要特性就是引入了MIMO（Multiple Input Multiple Output，多入多出）技術(shù)，在MIMO模式下，一個(gè)802.11n射頻模塊可以同時(shí)發(fā)出多路信號(hào)，也可以同時(shí)接收多路信號(hào)，通過(guò)空間多路技術(shù)提高了信道利用率。與此對(duì)應(yīng)，每個(gè)射頻卡需要連接多根天線(xiàn)，并且由于MIMO技術(shù)的特性，可以利用多徑現(xiàn)象提高信號(hào)質(zhì)量。由于物理傳輸模式的改變，802.11n對(duì)于天線(xiàn)的輻射角度、天線(xiàn)之間的相關(guān)性也有更高的要求。

現(xiàn)有的802.11n產(chǎn)品對(duì)于每個(gè)發(fā)送或接收的信號(hào)使用一套固定的物理天線(xiàn)，在軟件部分進(jìn)行不同調(diào)制方式的速率選擇來(lái)達(dá)到最優(yōu)的結(jié)果。在無(wú)線(xiàn)實(shí)際應(yīng)用中，AP或STA（Station，工作站）的物理方向會(huì)頻繁發(fā)生變化，發(fā)生邏輯上的空間角度變化，由于路徑發(fā)生改變，傳輸吞吐量很容易發(fā)生變化，造成性能波動(dòng)，不能發(fā)揮出WiFi網(wǎng)絡(luò)的最高性能。

為了克服以上困擾，部分設(shè)備廠(chǎng)家開(kāi)始將已在傳統(tǒng)移動(dòng)通信（如3G，LTE等）中廣泛應(yīng)用的智能天線(xiàn)技術(shù)引入到WiFi設(shè)備中，希望以此來(lái)提高WiFi用戶(hù)的使用體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)容量、提高頻譜利用率、提高基站接收靈敏度、提高信噪比、改善信號(hào)質(zhì)量等作用。

1、什么是智能天線(xiàn)？

智能天線(xiàn)技術(shù)前身是一種波束成形(Beamforming)技術(shù)。波束成形技術(shù)是發(fā)送方在獲取一定的當(dāng)前時(shí)刻當(dāng)前位置發(fā)送方和接收方之間的信道信息，調(diào)整信號(hào)發(fā)送的參數(shù)，使得射頻能量向接收方所處位置集中，從而使得接收方接收到的信號(hào)質(zhì)量較好，最終能保持較高的吞吐量。該技術(shù)又分為芯片方式(On-Chip) 和硬件智能天線(xiàn)方式(On-Antenna)的兩種。

1.1 ?芯片方式

芯片方式的波束成形是802.11n協(xié)議的一部分，在協(xié)議中被稱(chēng)為T(mén)xBF(Tx Beamforming/固定發(fā)送波束成形)，其通過(guò)協(xié)議報(bào)文的交互，獲得信道的基礎(chǔ)信息(Channel State Information, CSI)，芯片根據(jù)CSI調(diào)整3根全向天線(xiàn)上發(fā)送信號(hào)的相位，使得接收端處信號(hào)疊加出較好的效果（如圖1至圖3所示）。

圖1 2個(gè)弱波谷和1個(gè)強(qiáng)波峰疊加出較差結(jié)果

圖2 調(diào)節(jié)第二根天線(xiàn)上的相位，使得3個(gè)信號(hào)同步，疊加出較好結(jié)果

圖3 TxBF形成的某種輻射圖

1.2 ?硬件智能天線(xiàn)方式

硬件智能天線(xiàn)方式又名“自適應(yīng)波束切換技術(shù)”，該技術(shù)利用具有多個(gè)硬件天線(xiàn)的天線(xiàn)陣列，智能的從中選擇多個(gè)天線(xiàn)陣子進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射和接收，不同天線(xiàn)的組合可以形成不同的信號(hào)輻射方向，從而可以為處于不同位置的STA選擇最佳的發(fā)送或接收天線(xiàn)，提高信號(hào)接收質(zhì)量，最終提升系統(tǒng)的吞吐量。

1、在天線(xiàn)陣列上的不同天線(xiàn)之間有一定的物理距離，從各天線(xiàn)上發(fā)出來(lái)的信號(hào)到達(dá)接收方的所經(jīng)歷的路徑有長(zhǎng)有短，從而到達(dá)接收方的信號(hào)具有時(shí)間差。如果接收的信號(hào)相位不一樣，硬件智能天線(xiàn)方式可以從多個(gè)天線(xiàn)中選擇一組信號(hào)疊加效果較好的天線(xiàn)組合，采取自適應(yīng)快速切換，獲得效果遠(yuǎn)好于“On-Chip”方式的信號(hào)覆蓋質(zhì)量。

2、 在天線(xiàn)陣列上的不同天線(xiàn)具有不同的定向性（如圖4所示），組合而成的定向天線(xiàn)具有比全向天線(xiàn)更大的組合增益，可以增加AP設(shè)備實(shí)際等效發(fā)射功率(EIRP：Effective Isotropic Radiated Power)。

圖4 天線(xiàn)陣列中的不同天線(xiàn)具有不同的定向性

1.3 ?硬件智能天線(xiàn)方式相對(duì)于芯片方式的優(yōu)勢(shì)

1、芯片方式會(huì)產(chǎn)生額外的干擾，如圖3中的由全向天線(xiàn)的TxBF形成的輻射圖所示，通過(guò)對(duì)全向天線(xiàn)調(diào)節(jié)相位難以形成單獨(dú)的指向STA的信號(hào)，可能會(huì)對(duì)其它的方向形成干擾，并且會(huì)浪費(fèi)能量；

2、芯片方式需要STA的支持，現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡基本都無(wú)法支持；

3、芯片方式有額外的吞吐量開(kāi)銷(xiāo)，芯片方式中AP和STA經(jīng)常需要進(jìn)行低速率的獲取信道信息的報(bào)文的交互，會(huì)影響整體的吞吐量。

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