目錄：

USRP捕獲手機/路由器數據傳輸信號波形（上）

USRP捕獲手機/路由器數據傳輸信號波形（中）

USRP捕獲手機/路由器數據傳輸信號波形（下）

四、路由器MIMO-OFDM系統

本文深入分析采集手機與路由器雙工通信信號時所使用的設備。

路由器采用的是Tenda AC8型號：?

4根天線意味著路由器使用了多輸入多輸出（multiple-in multiple-out,?MIMO）技術。

MIMO

MIMO技術最早是由意大利人無線電通信之父馬可尼于1908年提出的。

以采用MIMO技術的路由器為例，每根天線工作頻率相同，同時工作，為什么不會相互影響呢？

1. 接收端通過多天線采集混合信號后，可以用矩陣運算反向分離出獨立數據流；

2. 不同路徑上的電磁波都有自己的傳播方向，雖然空間中的電磁場在某個位置會相互增強或抵消，但是+ΔL的下一個位置，包括整個路徑上這些同頻同時出現的電磁波相互影響是不一樣的。

感覺MIMO技術是真正實現頻譜高效利用，而OFDM只是硬件上的妥協，用單載波大帶寬合多載波小帶寬最終都得占用相當寬的頻譜。

五、路由器工作模式

5.1 萬能中繼模式

5.2?雙頻分離模式

捕獲路由器信號非常有必要開雙頻分離模型，不然路由器頻率有跳變的風險，而且無法人為選擇觀測頻段。

開啟路由器雙頻分離模式后：

2.4G的WiFi叫zzc，5G的WiFi叫zzc_5G。

六、蜂窩MIMO v.s WiFi MIMO

6.1 規模 (天線數量)

• WiFi (802.11n/ac/ax)：?常見的家用路由器通常支持2x2、3x3或4x4 MIMO。高端企業級AP可能支持8x8 MIMO。天線數量相對較少。

• 蜂窩 (5G Massive MIMO)：?基站端的天線陣列規模極其龐大。典型的5G Massive MIMO基站天線面板集成了64個、128個甚至256個或更多天線陣元。手機端通常支持2x2或4x4 MIMO（旗艦機可能更高）。基站的天線數量級遠超WiFi AP。

6.2 技術形態

• WiFi MIMO：?主要側重于空間復用（在同一時頻資源上傳輸多個獨立的數據流）和空間分集（提高鏈路可靠性）。MU-MIMO是重要補充，允許AP同時服務多個用戶。

• 蜂窩MIMO (Massive MIMO)：

  • 大規模天線陣列：?利用大量天線實現極高的空間分辨率。

  • 波束賦形：?這是Massive MIMO的核心能力。基站通過精確控制每個天線陣元的信號相位和幅度，將無線信號能量聚焦成非常窄、指向性極強的“波束”，直接射向目標用戶。這帶來了巨大優勢：

    • 顯著提升信號強度：?能量集中，穿透力更強，覆蓋更遠。

    • 大幅降低干擾：?波束對準目標用戶，減少對其他用戶的干擾；同時，空間隔離度提高，同一時頻資源可以服務更多用戶（空間復用增強）。

    • 提升頻譜效率：?單位頻譜資源能傳輸更多數據。

    • 增強覆蓋：?特別是小區邊緣用戶的體驗得到極大改善。

  • 多用戶MIMO：?Massive MIMO天然支持大規模的多用戶MIMO，基站可以同時生成多個波束服務多個位于不同方向的用戶。

6.3 應用場景

• WiFi MIMO：?主要用于相對小范圍（家庭、辦公室、熱點）、用戶密度中等的室內或短距離室外環境，解決局域網絡容量和速率問題。

• 蜂窩MIMO：?設計目標是解決大范圍覆蓋、高速移動性支持、超高用戶密度、宏小區/微小區/室內外無縫切換等復雜挑戰。Massive MIMO是應對5G超高流量密度和連接密度需求的核心技術。

6.4 復雜度

• 蜂窩MIMO (尤其Massive MIMO)?的信號處理、信道估計、波束管理和校準算法復雜度遠高于WiFi MIMO，需要強大的基站計算能力和先進的算法支撐。

6.5 總結

總得來說，雖然基站和WiFi都用了MIMO技術，但是側重點不同。基站用MIMO主要是提升通信鏈路最大距離和強化通信鏈路移動性能，WiFi用MIMO主要是提升室內通信速率。

?所以可以看到，手機和基站通信時，OFDM的子載波是非常顯著的：

?但是手機和路由器通信時，幾乎觀察不到OFDM中子載波的存在：（頻率分辨率為3.84MHz/32768=117.18Hz）

猜測是室內強烈的多徑效應影響了觀測OFDM子載波。