请帮助我理解 MU-MIMO 和波束成形在看似相反的目标下如何协同工作。Wi-Fi 5/6 AP 中实现波束成形的方式是，它们始终优先考虑空间复用，例如 4x4 路由器将为 2x2 客户端提供 2 个数据流。然后，它可能会使用其他 2 个天线再次稍微偏移发送相同的 2x2 流，因此它现在本质上是一个 2 天线相控阵，如果您有 2 个 dbi 天线，您将从阵列中获得 2 + 3 = 5 dbi 增益（2 dbi 来自天线的增益，3 dbi 来自发射相同信号的天线加倍）。
或者，4x4 AP 可以只使用一根天线进行波束成形，并向 2x2 客户端发送 2 个数据流，增益为 2 + 1.75 = 3.75 dbi。（1.75 dbi = 增加 50%）。然后它有 1 个备用天线为 1x1 客户端提供服务，并且不能在该客户端上使用波束成形。对于 3x3 客户端，它可以进行弱波束成形，然后不同时为任何其他客户端提供服务，而对于 4x4 客户端，它既不能进行波束成形也不能为任何其他客户端提供服务。
因此存在明显的瓶颈。即使是高性能路由器也最多有 4x4 根天线。一些非常昂贵的路由器会有 8x8 根天线，但这种情况非常罕见。如今几乎所有客户端至少都是 2x2 根。MU-MIMO 使用独立的数据流。波束成形使用相同的数据流。是的，它们一起工作（事实上，如果不启用显式波束成形，您就无法启用 MU-MIMO），但它们会使用彼此的资源。
那么，如何才能使用 4x4 路由器同时为多个客户端提供服务呢？如果只是为了服务一个 2x2 客户端，你需要所有天线都达到 +3 dbi，或者你可以使用 3 个天线，然后有一个无法自行形成波束的天线
我有一个理论。路由器“欺骗”其客户端，告诉他们它们以某种 PHY 链路速率以 2x2、3x3 或 4x4 连接，而实际上它们都以 1x1 连接，其他天线用于波束成形。因此，路由器将所有用户置于时分复用中，然后使用除 1 个天线之外的所有天线进行波束成形，直到该天线的带宽填满。然后 MU-MIMO 启动，激活另一个天线，然后将一半流量卸载到该天线（此时 2x2 客户端使用两个天线来提高性能，两个 1x1 客户端同时获得数据流），其余天线仍用于波束成形。当这 2 个天线填满时，第三个天线从波束成形任务转移到数据流任务，现在 3x3 客户端可以使用 3 个天线，并且可以将 3 个同时的流发送给 1、2 或 3 个不同的用户。依此类推，直到最后一个天线激活，然后您就无法获得波束成形。
每走一步，您都会注意到信号强度略有下降。我想我以前注意到过这种情况，但我认为这只是 RF 环境的自然波动。
我的想法正确吗？天线不是分配给客户端的，而是天线“填满”，而其余天线用于波束成形。可能对延迟来说并不理想，但它很高效，而且你仍然可以获得全带宽。但这并不能解释为什么你不能在没有波束成形的情况下启用 MU-MIMO，为什么波束成形是绝对必要的？如果没有波束成形，你应该能够从一开始就“填满”所有天线，使系统响应更快，但信号强度却有所下降。一旦所有天线都可用于数据，你就没有波束成形了。相反的情况也是可能的，如果你真的想优先考虑信号强度，你可以禁用 MU-MIMO 但保持显式波束成形。那么为什么不可能相反呢？
抱歉，我写了这么多。我是不是从根本上误解了什么？请告诉我 MU-MIMO 和波束成形如何有效地协同工作。大多数文章都认为波束成形和 MU-MIMO 并不是互相排斥的，而是同一枚硬币的两面，也就是说，天线可以同时完成这两项工作，它们可以发送相移离散数据流。但我的研究表明这是不可能的，如果这是错的，请告诉我。
答案1
首先，术语。天线只是一块无源金属。即使是非 MIMO (SISO) 系统也可以有多个天线，用于接收分集等。MIMO 系统的特殊之处不仅在于它们有多个天线，还在于每个天线都有一个单独的无线电链供电，并且这些无线电链都在同一个无线接口（WNIC）下一起工作。
其次，认识到 802.11 始终设计为 TDMA（时分多址，又称时分复用，又称“每个人轮流传输”）非常有用，并且今天仍然主要采用 TDMA。因此，四分之一世纪以来，AP 一直愉快地“同时”为多个客户端提供服务，只需每个人轮流在信道上传输即可。这种轮流传输不是问题，因为数据包长度受到限制，以确保没有人在介质上停留太长时间，并且有规则使对介质的访问相当公平。
现在，关于将 MIMO 无线电链分配给波束成形与空间流：
在 MIMO 系统中，对于每次传输，每个无线电链既可用于额外的空间流，也可用于进行波束成形，但不能在同一传输中同时使用这两种功能。所有能够进行多空间流和波束成形的 MIMO 系统都是如此。这并不是 MU-MIMO 独有的新功能。
IEEE 802.11 标准（“Wi-Fi” 主要是 802.11 的行业营销名称）没有指定用于进行这些权衡的算法。它留作实现细节。因此，每个供应商在选择使用部分无线电链传输数据包进行波束成形时，以及在选择使用所有无线电链传输数据包进行空间流时，可能都有不同的算法。
决策可以或多或少地基于数据包进行。如今，数据包通常以聚合帧的形式传输，因此每次传输的数据包数量很少。每次设备传输单个数据包或包含多个数据包的聚合时，都称为传输操作或 TXOP。因此，决策是基于 TXOP 逐个进行的。
当客户端设备关联（加入）AP 时，它们会相互传达各自的功能，例如它们是否都支持波束成形，以及它们能够实现多少个空间流。这为每个设备提供了一个可能的传输模式列表，当它需要将数据包传输到其他设备时，可以使用这些模式。因此，当每个设备都有一个数据包排队等待传输到其他设备时，希望能够考虑最近的 RF 条件和其他因素，并希望选择最有可能节省空中时间的传输模式，希望能够考虑到潜在丢失和重新传输的成本。但同样，这一切都取决于实施者，所以每个人的做法可能都不同，许多廉价设备可能正在使用糟糕的愚蠢算法。
请注意，没有真正建立的“链接速率”；如果您有一个客户端设备报告与 AP 的链接速率，它通常会查看客户端和 AP 共享的所有不同功能，并报告它们都支持的最快传输模式的速度，即使该传输模式由于信噪比 (SNR) 低而目前不可行。有时您可以让您的设备告诉您它们都支持的最大传输速度，以及它最近用于该链接的传输模式的速度（因此更像是有效链接速率而不是潜在最大链接速率）。因此，没有 AP 会就链接速率向任何客户端“撒谎”。它们不会协商链接速率，它们只是相互传达自己的功能列表。