无线电信号如何始终不相互干扰?


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我是无线技术的新手,我试图了解它们的工作原理。

我不明白的一件事是:来自不同设备的传输为何不会一直相互干扰?

例如,我住在一个人口稠密的大都市地区。我的桌子上有一台路由器,一台笔记本电脑通过WiFi连接到它。我敢打赌,在我周围100米半径内,至少还有100台路由器,以及至少200台连接到上述路由器的设备(笔记本电脑或手机)。他们都在同一时间互相交流。不起眼的笔记本电脑和不起眼的路由器如何相互发送消息?当路由器发送消息时,笔记本电脑如何从这些频率上的所有噪声中吸收信息?

这个问题也适用于电话网络。当附近有500部电话与同一座塔进行通信时,电话如何与其塔可靠地通信?他们如何知道哪些数据属于哪个电话?

感谢您满足我的好奇心!



Answers:


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哦,但是它们确实会干扰!

有多种机制在起作用,允许上述各种无线电源共享电波-关键字以各种形式被复用

  1. 频带:不同的RF设备使用不同的频率“频带”,通常由相关的本地机构(例如FCC或ITU)分配和管理。这被称为频谱分配,并且在各国之间有所不同,并具有一些广泛的总体趋势。调谐接收器以仅接收和放大感兴趣频带内的那些信号,从而衰减其余的射频。这是频率复用
    例子

    • GPS卫星在1.57542 GHz(L1)和1.2276 GHz(L2)频段上与民用GPS手机通信。
    • WiFi /无线LAN设备通常使用2.4 GHz和5 GHz频段,尽管在某些地区/用途中也分配了一些其他频段。
    • 一些RFID设备使用13.56 MHz频段
    • FM广播娱乐频道通常使用87.5至108.0 MHz频段(欧洲,非洲,印度)或该范围附近的变化,例如,日本为76至90 MHz。
  2. 频带内的频道:在上述频带内,各个传输/设备使用明显更窄的信道或频率范围,通常在它们之间留有未使用的“保护频带”,以减少干扰或避免使用传统信道。此外,诸如5 GHz频段WiFi设备之类的动态频率选择(DFS)等机制可在观察到干扰时优雅地自动切换频道。
    因此,从上面的2.4 GHz以上示例中可以为11个(在某些国家中为14个)信道中的任何一个配置WiFi设备,其中心频率为2412 MHz,相邻信道之间为5 MHz,因此为2417、2422,依此类推上。因此,如果邻居的WiFi路由器明显干扰了您的WiFi路由器,则您始终可以切换到活动较少的另一个频道。

  3. 空间分集:只要两个RF源在地理上相对于每个设备的发射功率足够分开,干扰就可以忽略不计。频谱监管机构还规定了每个频段允许的最大无线电发射功率,并且通常单独获得许可。
    因此,即使建筑物中的两个蓝牙头戴式耳机使用相同的频道,只要在给定每个蓝牙头戴式耳机的无线电发射功率相当低的情况下,它们在物理上的间隔足够大,就不会出现RF干扰。

  4. 码分复用 -跳频/扩频传输:某些类型的通信设备使用动态更改的频率,甚至使用跨越一定频率范围的扩频传输,以避免受到干扰的干扰。最熟悉的此类应用可能是CDMA蜂窝服务
    即使在此类技术中发生某些干扰时,该机制的性质也会提供足够的端到端吞吐量,以保持有效的通信。
  5. 时分多路复用:在任何给定的通信“通道”中(这不仅是RF,它同样适用于铜缆或光纤),存在一定数量的符号传输容量-在最简单的二进制级别上每秒可以传输多少个“开”和“关”位,而诸如正交相移键控之类的技术则可以增加这种容量的“密度”流形。因此,对于传输设备而言,很容易利用时间块中的信道,或者使用“鼓主机”跳动时间并为每个请求设备分配单独的时隙,或者通过某种形式的智能无政府状态(例如,冲突检测和重传(例如经典的以太网CSMA-CD)。
  6. 更奇特的方法,例如偏振复用:这些方法最常用于光纤通信中,但也广泛用于点对点无线电通信中。以这种形式的通道分离,考虑每个电磁“束”在传输时被极化到特定方向。在远端,适当极化的接收天线在不同极化的信号之间进行多路分解或区分,从而允许无线电通信的多个空间一致的信道。

以上绝不是关于各种射频设备如何共存的全面论述,但如果需要,它应提供足够的关键词以供进一步搜索。


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感谢您的回答。但是我仍然不清楚。让我们以WiFi为例。只有11个频道,但同一区域可能有100个Wifi连接,因此显然我们可以期望拥有10个不同连接共享的频道。他们如何知道哪个传输属于谁?他们使用时分复用吗?如果是这样,他们如何知道哪个设备占用哪个时隙?(我很好奇WiFi协议的作用,而不是理论上可以做的事。)
Ram Rachum 2013年

WiFi示例涉及多层复用:通道以及空间分集,时分复用和基本单元(接入点,路由器等)的身份验证。毕竟,在较小的WiFi范围内,可能不会有100个WiFi主设备。如果附近有11个路由器,更不用说100个了,那就有些奇怪了。使用11时,每个都使用不同的通道以获得最佳吞吐量。此外,WiFi客户端使用/连接到不同的SSID进行身份验证,因此它们不会与错误的路由器/ AP通信。然后,每个路由器都充当其客户端的鼓主机。
Anindo Ghosh 2013年

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@AnindoGhosh我的笔记本电脑可以在家里看到大约30〜40个家用wifi路由器,以及用于公司运行wifi的5至6个商用SSID(每个SSID带有多个路由器)。在一个特别拥挤的建筑区域容纳100个人并不是不现实的。OP实质上是在询问802.11g通道6上的多个AP和客户端如何交互而不干扰。
路人2013年

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为什么全部都在第6频道上?
Wouter van Ooijen

Wifi使用DSSS来避免干扰,这是一种代码复用的形式。同一房间的第6频道上的100个Wifi设备可以工作,但是连接速度可能很慢,可能太慢而无法使用。
Hello World

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通常结合使用多种技术。

  • 可用频谱划分为多个频段,每个频段可以独立发送和接收。这是广播电台和WiFi可以不受其他(附近)广播电台和WiFi干扰不受干扰地运行的方式。(频分复用)

  • 手机并非一无所有被称为CELL电话:每个手机塔都覆盖一小块区域(它是手机)。相邻小区不使用相同的频率,但是距离稍远的小区却使用相同的频率。因此,一小部分频率可以覆盖广阔的区域而不会产生干扰。(空分复用)

  • 通过依次与每个手机通话,单个手机发射塔可以为很多手机提供服务(同样,您的WiFi设备可以为很多无线计算机提供服务)。有无数种巧妙的方案可以同步这种谈话。(时分复用)

  • 通过将每个消息与电话唯一的键序列进行异或运算,然后发送所有消息的总和,蜂窝电话塔可以同时以相同的频率将不同的消息发送到大量电话。(码分复用)


通过仔细的布局设计和通信技巧,使主机(WiFi AP或基站)更容易控制其传输,但是多个独立设备(WiFi客户端,手机)如何做到这一点?如果两个电台处于相同的频率,则它们会产生串扰和/或静电干扰。
路人2013年

WiFi功率/范围均受限制,并非一直发送,并且具有多个信道。
Wouter van Ooijen

Wifi的功率或范围不受限制,以使两个或十个路由器不会重叠在房屋中,甚至在公寓大楼中也不会重叠。它们根据所使用的带宽经常发送信号,人们坚持使用相同的三个1/6/11通道。
路人2013年

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这是一个简单的答案,适合那些在广播中自称是新手的人

想象一下,无线电频谱就是您播放音乐的高保真音响。如果您具有图形均衡器,则可以对音频的音调做些令人讨厌的事情,例如以1kHz的频率增强内容-将1kHz的控制滑动到最大,将所有其他的减小到最小-这是无线电将自身调整为一种传输的方式并排除(大部分)所有其他乐队。

另一个电台可能只需要增强(例如)500Hz,就可以将500Hz的控制滑动到最大,而将所有其他的控制减小到最小-您所听到的只是大约500Hz左右的音调。

无线电被分配了要发射的频段,并且它们具有不同的频率,因此很容易调到您想要的电台。

Wi-Fi设备都使用不同的频段-当新设备“加入” wifi路由器时,存在逻辑规则-它被分配了自己的频段。与手机等相同。

您还必须记住,路由器的功率输出是有意限制的,因此其范围会导致与其他路由器的“串扰”受到限制。对于所有这样的无线电设备都是一样的。实际上有数百个(可能是数千个)可用通道,如果每个设备传输的功率太高,则该系统将无法使用。

确实有点像金发姑娘-鉴于设备的平均移动性和给定“单元”中设备的数量的限制,这是正确的。


必须有很多乐队才能运作,对吗?例如,我住在一个有40万人的城市,其中大多数人有手机。每个手机都有自己的频段吗?有几支乐队?
Ram Rachum 2013年

@RamRachum wifi上的功率限制意味着连接到一个wifi的电源通常不会干扰另一个wifi路由器上的电源。与手机相同-很明显,总带宽资源有限,并且连接到一个单元的一个特定手机的功率仅有限,导致在另一个单元上使用相同频段的电话可能引起问题。
安迪又名

@UnbanRonMaimon在欧洲,有124个单独的RF信道(间隔为200kHz)分配给小区基站,这在很大程度上避免了我提到的问题。当然可以使用TDM,但是我给一个自称是新手的家伙给出了答案。
安迪(aka Andy)

您也可以将不同的波段视为红色,绿色和蓝色。人眼具有用于这三个频带中的每个频带的检测器。当然,您也可以构建用于红外,紫外线或绿色和红色之间的窄带(无论光谱多么精确,对我们来说都是黄色)的检测器。但是,在黑暗中,单个频段(例如,蓝色)没有太多能量,因此最好将它们全部组合在一起。
maxy 2013年

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R平方反比定律可以解决。距信号R源一定距离的信号强度与信号成正比1/R^2; 当您离开声音或WiFi信号时,声音会迅速消失。

因此,请考虑在聚会上进行交流的人。您可以很好地听到您面前的人的声音,并且除非噪音水平真的很高,否则您可以与他们交谈而不会感到困惑。您可能会被某人在一两米外大声说话而分心;您可能需要让对话伙伴偶尔重复几句话或一句话。但是您通常只会听到在房间其他地方讲话的人发出的低沉的嗡嗡声,并且在很大程度上不会影响您自己的谈话。


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不想过于简单地回答我;进行两人对话的个人,在潜意识中调出了其他人的声音特征,从而比在庆祝活动中的其他与会者更好和/或更具体地听见了参加该聚会的另一人。

与采用DTMF衰减器的电子设备相比。其中,人耳与人小脑(人脑)平行串联,可解密所选人物的语气,音调和语调,个人选择与之进行最重要的原理对话。

类似于电子电路组件以类似的方式描述其正确的连接路径。

在电子方面,这是通过利用CTCSS或DCS衰减配置或CTCSS和兼容DCS逻辑的组合来实现的,以促进各个电子组件之间兼容通信的电子和谐。人们会记得每个电子组件都有自己的识别电子签名;与人类的书面/印刷签名相同。

POSTED: 03 APR 2018. 02:19Z-UTC.

抱歉,老兄,读起来像是用流行语生成器写的。您已经从无线电通讯中获得了表达和概念,这些信息和概念散布在各处,但是没有连贯的解释。
JRE
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