天線分集（Antenna Diversity）

Silicon Labs（芯科科技）的EFR32MG24（MG24）多協(xié)議SoC支持IEEE 802.15.4協(xié)議下的天線分集功能，這是一種通過使用兩根天線來(lái)克服家庭環(huán)境中潛在射頻問題的技術(shù)。天線分集通過不斷在兩根天線之間切換，來(lái)幫助提升接收性能。我們的天線分集算法會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)兩根天線的信號(hào)質(zhì)量并動(dòng)態(tài)切換，以選擇最佳的天線進(jìn)行通信。雖然天線的切換可能對(duì)接收靈敏度造成一定影響，但天線分集所帶來(lái)的射頻性能提升遠(yuǎn)大于這點(diǎn)潛在的靈敏度損失。

多徑傳播（Multipath Propagation）

每個(gè)家庭和室內(nèi)空間都會(huì)為網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)者帶來(lái)獨(dú)特的無(wú)線通信挑戰(zhàn)。家中的物體可能會(huì)反射無(wú)線電波，從而形成多條傳播路徑，這些路徑在天線處可能發(fā)生相消干涉，導(dǎo)致嚴(yán)重的信號(hào)衰減。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的天線類型和安裝位置各不相同，這可能在網(wǎng)關(guān)與設(shè)備之間造成極化損耗。大多數(shù)路由器和網(wǎng)關(guān)由于其工業(yè)設(shè)計(jì)所采用的緊湊外形，也可能在與物聯(lián)網(wǎng)天線相對(duì)的一側(cè)產(chǎn)生深度信號(hào)盲區(qū)。由于多徑傳播的影響，網(wǎng)關(guān)天線的覆蓋范圍在不同家庭中表現(xiàn)各異，最終導(dǎo)致無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)連接和用戶體驗(yàn)的不可預(yù)測(cè)性。

天線分集測(cè)試

為了驗(yàn)證天線分集的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)谡鎸?shí)家庭環(huán)境中進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單測(cè)試，對(duì)比了兩種情境下的天線覆蓋表現(xiàn)：?jiǎn)⒂锰炀€分集的IoT網(wǎng)關(guān)與未啟用天線分集的IoT網(wǎng)關(guān)。以下是該測(cè)試的簡(jiǎn)要概況：

使用兩塊EFR32MG24開發(fā)板在一間公寓的多個(gè)位置進(jìn)行了接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）測(cè)量。其中，一塊搭載了支持天線分集的射頻板（BRD4188B），插在Si-MB4002A Wireless Pro Kit主板上，并放置在固定位置，模擬物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)或中控設(shè)備（見下方平面圖熱力圖中的路由器/中控圖標(biāo)）。另一塊板子（EFR32xG24 Pro Kit，+20 dBm）在公寓中不同位置移動(dòng)，模擬任意IoT終端設(shè)備。測(cè)試期間保持環(huán)境條件不變。

兩塊設(shè)備上皆運(yùn)行了Simplicity Studio中提供的Range Test應(yīng)用程序，方便在多個(gè)位置測(cè)量RSSI值。

天線分集測(cè)試結(jié)果

下方的兩張熱力圖展示了在兩個(gè)不同測(cè)試場(chǎng)景中，公寓各處測(cè)得的RSSI值分布情況。

紅色表示RSSI值較低的區(qū)域，代表信號(hào)功率接近接收靈敏度，天線覆蓋較弱。

綠色表示RSSI 值較高的區(qū)域，代表信號(hào)功率強(qiáng)，天線覆蓋良好。

黃色表示信號(hào)功率在可接受范圍內(nèi)的區(qū)域。

可以看到，在未啟用天線分集的場(chǎng)景中，平面圖中某些位置出現(xiàn)了“盲區(qū)”。這些區(qū)域的RSSI值急劇下降（在熱力圖上以紅色顯示），這是由于多徑傳播所引起的相消干涉所導(dǎo)致的。

天線分集的優(yōu)勢(shì)

測(cè)試清晰地展示了天線分集帶來(lái)的最大好處：它在整個(gè)公寓范圍內(nèi)提供了更強(qiáng)且分布更均勻的天線覆蓋。啟用天線分集后的熱力圖顯示，得益于IoT網(wǎng)關(guān)設(shè)備上配置的兩根天線，RSSI弱點(diǎn)幾乎完全消失。

需要注意的是，天線分集并不會(huì)提高接收器本身的靈敏度，因此從技術(shù)上講，它并不會(huì)擴(kuò)大公寓的整體通信覆蓋范圍；但它顯著提升了覆蓋范圍內(nèi)的信號(hào)質(zhì)量和通信穩(wěn)定性。