2×2 MIMO和4×4 MIMO的主要区别在于天线数量、支持的终端设备以及传输数据流的数量。
天线数量：
2×2 MIMO路由器使用两根天线发送数据。
4×4 MIMO路由器则使用四根天线发送数据。
支持的终端设备：
2×2 MIMO路由器主要适用于中低速传输需求的终端设备。
4×4 MIMO路由器可以满足高速传输需求的终端设备，如需要高带宽和低延迟的应用场景。
数据流数量：
2×2 MIMO能够同时建立两条独立的空间数据流进行数据传输。
4×4 MIMO能够同时建立四条独立的空间数据流进行数据传输，从而提高整体的网络容量和效率。
此外，从性能角度来看，4×4 MIMO在吞吐量和覆盖范围上也优于2×2 MIMO。例如，在相同条件下，4×4 MIMO的理论最大速度是2×2 MIMO的四倍。同时，4×4 MIMO由于其更多的天线和更复杂的波束成形技术，可以在更多角度保持较好的信号质量。
选择2×2 MIMO还是4×4 MIMO取决于具体的使用需求和环境条件。如果用户只需要基本的网络覆盖和中等速率的连接，2×2 MIMO可能就足够了;而如果需要更高的数据传输速率和更大的网络容量，尤其是在企业级应用或对高带宽有较高要求的场景下，4×4 MIMO则是更好的选择。
一、 2×2 MIMO和4×4 MIMO在实际应用中的性能差异
在实际应用中，2×2 MIMO和4×4 MIMO的性能差异主要体现在以下几个方面：
根据一项研究，在相同的传输功率约束下，4×4 MIMO的能量效率低于2×2 MIMO。这是因为4×4 MIMO在贡献更多的干扰和终端中断的情况下，其能量效率有所下降。然而，对于2×2 MIMO模型中继节点，提出的架构实现了120%的能量效率提升。
在西非地区部署的LTE网络模拟和现场测量结果表明，与2×2 MIMO配置相比，4×4 MIMO配置的平均吞吐量更高;然而，2×2 MIMO的用户覆盖率更高，达到60.41%，而4×4 MIMO的用户覆盖率为55.87%。这表明在某些应用场景下，2×2 MIMO可能提供更好的覆盖能力。
从数据传输速率的角度来看，4×4 MIMO设备可以达到1.7 Gbit/s，而2×2 MIMO设备则为867 Mbit/s。这意味着在需要高数据传输速率的应用场景(如高清视频流、大数据传输等)中，4×4 MIMO具有明显优势。
4×4 MIMO相对于2×2 MIMO具有更高的容量、更广泛的覆盖范围、更好的抗干扰能力和更好的稳定性。这使得4×4 MIMO在复杂环境下的表现更为出色，例如在远距离无线数据传输时，4×4 MIMO的路由产品更稳定且更容易接收到移动设备的微弱信号。
在混响室内真实LTE基站的评估中，4×4 MIMO在不同的环境条件下对LTE典型MIMO的好处进行了量化，显示出其优越性。此外，4×4 MIMO通常用于高端WiFi路由器和一些先进的4G及5G设备中，这些设备往往需要更高的数据处理能力和传输效率。
2×2 MIMO和4×4 MIMO在实际应用中的性能差异主要体现在能量效率、吞吐量、数据传输速率、抗干扰能力和应用场景等方面。
二、 4×4 MIMO的波束成形技术是如何工作的
4×4 MIMO(多输入多输出)波束成形技术是一种先进的无线通信技术，通过优化天线阵列的信号传输和接收来提高信号质量和系统性能。具体来说，4×4 MIMO波束成形的工作原理如下：
4×4 MIMO系统包含四个发射天线和四个接收天线，能够同时传输和接收多个数据流。这种配置允许在相同的频谱资源上实现更高的数据速率和更好的信号质量。
波束成形利用空间处理技术，从每个发射天线发射具有适当相位加权的信号，以最大化接收器输入处的信号功率。这可以通过动态数字波束成形来实现，即根据信道条件实时调整信号的相位和幅度，从而形成指向特定方向的“波束”，增强目标接收端的信号强度，同时抑制其他方向的干扰。
提高信号质量的方法：
- 增加接收信号增益：通过波束成形，可以将信号能量集中到接收天线的方向，从而增加接收信号的增益，减少噪声和干扰的影响。
- 消除多径效应：多径效应会导致信号衰减和失真，而定向天线和MIMO技术可以有效减少这些影响，提高接收端的信号质量。
- 优化网络SINR（信噪比）：波束成形可以优化网络的SINR值，特别是在覆盖欠佳的区域中表现优于传统MIMO技术。
在实际应用中，采用4×4 MIMO和波束成形技术的设备能够显著提升数据传输速率和链路的耐用性。例如，在双频接入热点(AP)中，这种技术可以使数据率高达450 Mbps，并且支持更稳定的连接。此外，相比于低阶的MIMO系统，高阶的4×4 MIMO系统在获取增益方面具有更大的优势。
4×4 MIMO波束成形技术通过空间处理和动态调整信号相位与幅度，实现了高效的信号传输和接收，显著提高了信号质量和系统性能。
三、 高速数据传输2×2 MIMO与4×4 MIMO的能耗对比
在高速数据传输场景中，2×2 MIMO与4×4 MIMO的能耗对比如下：
功耗对比：
2×2 MIMO设备的最大功耗通常较低。例如，南京码讯IP68工业级2×2 MIMO无线接入点的最大功耗为小于12W。
相比之下，4×4 MIMO设备的功耗较高。例如，在某些情况下，4×4 MIMO设备的最大功耗可以达到54W，并且需要POE++ 90W供电才能保证全速率运行。
效率和传输距离：
尽管4×4 MIMO系统的自干扰较高，需要更高的信噪比(SNR)进行解码，但其在功率消耗和传输距离方面非常高效。
另一项研究指出，尽管2×2 MIMO在用户覆盖率方面表现更好，但其功率水平较差。
实际应用中的能耗表现：
在家庭Wi-Fi组网中，4×4 MIMO路由器在远距离传输时更稳定，且更容易接收到移动设备的微弱信号，这可能意味着其在某些应用场景下具有更好的能效表现。
物奇推出的2×2双频高性能数传Wi-Fi 6+BT Combo芯片支持低功耗模式，进一步提升了其在电池供电设备中的应用潜力。
虽然4×4 MIMO在理论速率和传输稳定性上优于2×2 MIMO，但其功耗也显著高于后者。因此，在高速数据传输场景中，如果对能耗有严格要求，则应优先考虑使用2×2 MIMO技术。
四、 中小企业或家庭用户选择2×2 MIMO还是4×4 MIMO
对于中小企业或家庭用户来说，选择2×2 MIMO还是4×4 MIMO取决于具体需求和预算。
2×2 MIMO的优点：
价格低：2×2 MIMO设备通常比4×4 MIMO设备便宜，适合预算有限的中小企业或家庭用户。
稳定性好：在某些情况下，如信号较弱的环境中，2×2 MIMO设备可能表现更稳定。
吞吐量提升显著：尽管不如4×4 MIMO，但相比单天线网络，2×2 MIMO仍能提供高达100%的吞吐量提升。
2×2 MIMO的缺点：
性能较低：与4×4 MIMO相比，其数据传输速率和覆盖范围较差。
无法充分利用多空间流的优势：由于只有两个天线，无法像4×4 MIMO那样实现更多的数据流，从而限制了整体性能。
4×4 MIMO的优点：
高吞吐量：4×4 MIMO可以提供高达400%的吞吐量提升，支持多个数据流，适用于需要高速度和大范围覆盖的场景。
优化用户体验：通过动态数字波束成形和MIMO接收器处理，4×4 MIMO能够在大多数时间里提供最大速率的数据流，显著改善网络性能和用户体验。
消除冷点：使用高功率的802.11ac 4×4 MIMO技术，可以有效消除家中的无线“冷点”，确保每个房间都能享受无缝连接和最大速度。
4×4 MIMO的缺点：
成本较高：相较于2×2 MIMO设备，4×4 MIMO设备的价格更高，可能不适合预算有限的用户。
对环境要求较高：在信号较强的环境中，4×4 MIMO设备可能需要更多的配置和调整以发挥最佳性能。
总结：
对于中小企业或家庭用户，如果预算充足且对网络性能有较高要求(如需要高速下载、多设备同时在线等)，建议选择4×4 MIMO。这将带来更高的数据传输速率和更好的覆盖效果，从而提升整体使用体验。
五、 5G技术对MIMO技术的需求趋势
随着5G技术的发展，未来对MIMO(多输入多输出)技术的需求趋势主要体现在以下几个方面：
- 大规模部署和应用：Massive MIMO作为5G网络的核心技术之一，已经被广泛认可并逐渐成为主流技术。其通过采用更大规模的天线阵列，在配置形式上也更加多样化，从而提升系统的容量和频谱利用率。这种技术不仅在传统的移动通信领域中发挥重要作用，还在工业互联网、车联网等垂直行业中展现出巨大的应用潜力。
- 全场景覆盖与全空间体验：中兴通讯发布的《5G Massive MIMO网络应用白皮书》指出，Massive MIMO将在全场景覆盖、全空间体验以及全价值挖掘三个阶段中扮演关键角色。依托数字孪生技术，未来网络将实现智能进化，进一步提升用户体验。
- 节能高效：Massive MIMO技术还具有显著的节能优势。它能够提升能量转化效率，成为突破绿色5G创新的新赛道。例如，通过最大化天面利用，可以有效减少基站的迎风面积，从而降低能耗。
- 速率提升和高集成度：MIMO技术可以通过多路径的巧妙组合，同时传输多个数据流，大幅提升通信系统的传输速率，实现高速率的数据传输。此外，华为等主流设备商持续投入硬件和算法的创新，使得Massive MIMO具备更高的能效和集成度，进一步推动了高质量5G网络的建设。
- 面临的挑战：尽管前景广阔，但Massive MIMO技术的高阶实现需要更多的天线和相应的馈线接口，这增加了工艺复杂度，并可能影响系统性能。因此，如何平衡技术进步与实际应用中的挑战将是未来发展的一个重要课题。
未来对MIMO技术的需求将继续增长，并且将在多个领域内得到广泛应用。
