新MIMO架構(gòu)天線方案 助Wi-Fi、LTE提速

 伴隨無(wú)線技術(shù)的快速演進(jìn)，智能手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)傳輸性能將有望大幅提升。據(jù)悉，支持2×2 MIMO(多重輸入多重輸出)天線的802.11ac手機(jī)芯片，以及4×4 LTE MIMO天線解決方案已經(jīng)推出，突破以往手機(jī)采用1×1 MIMO天線的效能限制，可減輕系統(tǒng)功耗和信號(hào)干擾問(wèn)題。

新天線方案提升移動(dòng)通訊品質(zhì)

一般來(lái)說(shuō)，提升手機(jī)數(shù)據(jù)傳輸效能的方法不外乎擴(kuò)充頻寬和增加天線兩大方向，但對(duì)手機(jī)制造商而言，要在極精巧的有限空間里容納兩組或四組MIMO天線，并隔開(kāi)一定距離以避免信號(hào)互相干擾情形，幾乎是不可能的任務(wù)，這也導(dǎo)致了移動(dòng)通訊品質(zhì)遲遲沒(méi)有大幅改善的重要原因。

不僅如此，除了3G或LTE天線外，在手機(jī)內(nèi)部還須導(dǎo)入GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))、Wi-Fi(無(wú)線網(wǎng)絡(luò))及藍(lán)牙天線等，這就更加壓縮了設(shè)計(jì)空間。因此由于空間不足成為制約手機(jī)導(dǎo)入MIMO天線，優(yōu)化移動(dòng)通訊效能的最大阻礙。

對(duì)此有無(wú)線設(shè)備商已研發(fā)出iMAT(Isolated Mode Antenna Technology，隔離模式天線技術(shù))技術(shù)，可有效隔離不同天線間的干擾，并自動(dòng)辨認(rèn)不同的射頻(RF)信號(hào)做最佳處理，進(jìn)而協(xié)助系統(tǒng)廠商縮短天線之間的距離，實(shí)現(xiàn)印刷電路板上的布局彈性與空間效益。

在今年的2014年MWC大展中，就已經(jīng)出現(xiàn)了支持4×4 LTE MIMO天線的方案，可支持LTE-Advanced雙頻載波聚合架構(gòu)，將手機(jī)移動(dòng)通訊傳輸速率提升至600Mbps的水平。同時(shí)，三頻載波聚合方案也已在研發(fā)進(jìn)程中了。

與此同時(shí)，手機(jī)Wi-Fi天線布局也同樣面臨空間吃緊的問(wèn)題，因而難以實(shí)現(xiàn)新一代802.11ac標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到1Gbps以上的傳輸速率。而博通也利用傳輸波束成形(Transmit Beamforming，TxBF)技術(shù)，及先進(jìn)的天線與RF信號(hào)實(shí)體層設(shè)計(jì)，推出了支持2×2 MIMO架構(gòu)的802.11ac移動(dòng)端方案。

據(jù)悉，相較于目前智能手機(jī)采用的1x1 MIMO架構(gòu)，2×2 MIMO將能提高一倍的Wi-Fi性能，并同步節(jié)省25%的Wi-Fi信號(hào)收發(fā)功耗。

據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Mobile Experts報(bào)告指出，搭載4×4 MIMO天線的LTE手機(jī)將于今年逐步興起，并將在2018年增長(zhǎng)至三億五千萬(wàn)臺(tái)的出貨量規(guī)模。

什么是MIMO技術(shù)?

那么究竟什么是MIMO技術(shù)呢?通俗的說(shuō)就是為了提升無(wú)線信號(hào)的傳輸質(zhì)量，而利用多個(gè)天線將無(wú)線信號(hào)進(jìn)行同步收發(fā)的無(wú)線技術(shù)。MIMO(Multi-input Multi-output，多輸入多輸出)技術(shù)在維基百科中定義是一種用來(lái)描述多天線無(wú)線通信系統(tǒng)的抽象數(shù)學(xué)模型，能利用發(fā)射端的多個(gè)天線各自獨(dú)立發(fā)送信號(hào)，同時(shí)在接收端用多個(gè)天線接收并恢復(fù)原信息。

MIMO多進(jìn)多出無(wú)線技術(shù)

在現(xiàn)在主流的802.11n無(wú)線產(chǎn)品中，MIMO架構(gòu)是標(biāo)志性的無(wú)線技術(shù)之一。在無(wú)線通信領(lǐng)域中，MIMO技術(shù)中的智能天線技術(shù)是具有相當(dāng)重要意義的，該技術(shù)能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的吞吐量、傳送距離和頻譜利用率。

應(yīng)該說(shuō)，一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)只要其發(fā)射端和接收端同時(shí)都采用了多個(gè)天線(或者天線陣列)，就構(gòu)成了一個(gè)無(wú)線MIMO系統(tǒng)。MIMO技術(shù)采用空間復(fù)用技術(shù)對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行處理后，數(shù)據(jù)通過(guò)多重切割之后轉(zhuǎn)換成多個(gè)平行的數(shù)據(jù)子流，數(shù)據(jù)子流經(jīng)過(guò)多副天線同步傳輸，在空中產(chǎn)生獨(dú)立的并行信道傳送這些信號(hào)流;為了避免被切割的信號(hào)不一致，在接收端也采用多個(gè)天線同時(shí)接收，根據(jù)時(shí)間差的因素將分開(kāi)的各信號(hào)重新組合，還原出原本的數(shù)據(jù)。

使用MIMO技術(shù)的好處是，可以通過(guò)增大天線的數(shù)量來(lái)傳輸信息子流，將多個(gè)數(shù)據(jù)子流同時(shí)發(fā)送到信道上，各發(fā)射信號(hào)占用同一頻帶，從而在不增加頻帶寬度的情況下增加頻譜利用率。經(jīng)測(cè)試，采用MIMO技術(shù)的無(wú)線局域網(wǎng)頻譜利用率可達(dá)到20-40bps/Hz，非常適合在室內(nèi)環(huán)境下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中應(yīng)用。

綜上所述，使用MIMO技術(shù)后，可以令無(wú)線信號(hào)的傳輸距離、天線的接受范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，信號(hào)抗干擾性更強(qiáng)，無(wú)線傳輸更為精準(zhǔn)快速。而前面針對(duì)提升手機(jī)在LTE或WiFi環(huán)境下的通訊品質(zhì)，而推出的新式MIMO架構(gòu)天線方案，無(wú)疑為用戶帶來(lái)了更流暢、快速的無(wú)線應(yīng)用體驗(yàn)。