題:
無線電信號如何始終不相互干擾?
Ram Rachum
2013-12-23 02:19:36 UTC
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我是無線技術的新手,我試圖了解它們的工作原理。

我不明白的一件事是:來自不同設備的傳輸如何不會干擾一直在互相嗎?

例如,我住在一個人口稠密的大都市地區。我的桌子上有一台路由器,一台筆記本電腦通過WiFi連接到它。我敢打賭,在我周圍100米半徑內,至少還有100台路由器,以及至少200台連接到上述路由器的設備(筆記本電腦或手機)。他們都在同一時間互相交流。不起眼的筆記本電腦和不起眼的路由器如何互相發送消息?當我的路由器發送消息時,我的筆記本電腦如何從這些頻率上的所有噪聲中拾取消息?

這個問題也適用於電話網絡。當附近有500部電話與同一座塔進行通信時,電話如何與其塔可靠地通信?他們怎麼知道哪個數據屬於哪個手機?

感謝您的好奇心!

與物理學相關:[為什麼當看著牆壁時,波浪不會互相擦除嗎?](http://physics.stackexchange.com/q/10410/520)
有關SU的信息:http://superuser.com/questions/474280/considerations-about-using-multiple-wireless-access-points-with-the-same-channel
五 答案:
Anindo Ghosh
2013-12-23 03:30:39 UTC
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哦,但是它們確實會干擾!

有多種機制在起作用,允許提到的各種無線電源共享電波-關鍵字中的 multiplexing 各種口味。

  1. 頻率頻段:不同的RF設備使用不同的頻率“頻段”,通常由相關的地方當局分配和管理。 FCC或ITU。這稱為頻譜分配,並且在各國之間有所不同,並具有一些廣泛的總體趨勢。調諧接收器以僅接收和放大感興趣頻帶內的那些信號,從而衰減其餘的射頻。這是頻率復用
    示例

    • GPS衛星與1.57542 GHz(L1)和1.2276上的民用GPS手機通信GHz(L2)頻段。
    • WiFi /無線LAN設備通常使用2.4 GHz和5 GHz頻段,儘管在某些地區/用途中也分配了一些其他頻段。
    • 某些RFID設備使用13.56 MHz頻段
    • FM廣播娛樂頻道通常使用87.5至108.0 MHz頻段(歐洲,非洲,印度)或該範圍附近的變化,例如在日本為76到90 MHz。
  2. 頻段內的頻道:在上述頻段內,各個傳輸/設備使用的帶寬明顯較窄信道或頻率範圍,通常在它們之間留有未使用的“保護帶”,以減少干擾或避免使用傳統信道。此外,諸如5 GHz頻段WiFi設備之類的動態頻率選擇(DFS)等機制可在觀察到干擾時優雅地自動切換頻道。 因此,從上面的2.4 GHz以上示例中可以為11個(在某些國家中為14個)信道中的任何一個配置WiFi設備,其中心頻率為2412 MHz,相鄰信道之間為5 MHz,因此為2417、2422,依此類推上。因此,如果鄰居的WiFi路由器對您的WiFi路由器有明顯的干擾,則您始終可以切換到活動較少的另一個頻道。

  3. 空間多樣性 :只要兩個RF源在地理上相對於每個設備的發射功率足夠分開,干擾就可以忽略不計。頻譜監管機構還規定了每個頻段允許的最大無線電發射功率,而且通常是單獨許可的。
    因此,即使建築物中的兩個藍牙耳機在使用相同的頻道,只要它們之間的物理距離足夠遠

  4. 碼分複用-跳頻/擴頻傳輸:某些類型的通信設備使用動態更改的頻率,甚至使用跨越一定頻率範圍的擴頻傳輸,以避免被干擾所干擾。最常見的此類應用可能是 CDMA蜂窩服務
    即使在此類技術中出現一些干擾時,該機制的性質也會提供足夠的端到端吞吐量,以保持有效的通信。
  5. 時分多路復用:在任何給定的通信“通道”中(不僅是RF,它同樣適用於銅纜或光纖),都有一定數量的符號傳輸容量-在最簡單的二進制級別上,每秒可以傳輸許多“開”和“關”位,而諸如正交相移鍵控之類的技術則可以增加這種容量“密度”。因此,對於傳輸設備而言,很容易利用大量時間的信道,既可以使用“鼓主機”跳動時間並為每個請求設備分配單獨的時隙,也可以採用某種形式的智能無政府狀態,例如衝突檢測和重傳(例如經典的以太網CSMA-CD)。
  6. 更奇特的方法,例如偏振復用:這些方法最常用於光纖通信,但也廣泛部署在點對點無線電通信中。在這種形式的通道分離中,考慮每個電磁“束”在傳輸時被極化到特定方向。在遠端,適當極化的接收天線在不同極化的信號之間進行多路分解或區分,從而允許無線電通信的多個空間一致的信道。
  7. ol>

    以上內容絕不是各種RF設備如何共存的全面論述,但如果需要,它應提供足夠的關鍵詞以供進一步搜索。

謝謝你的回答。但是我仍然不清楚。讓我們以WiFi為例。只有11個頻道,但是在同一區域可能有100個Wifi連接,因此顯然我們可以期望擁有10個不同連接共享的頻道。他們如何設法知道哪個傳輸屬於誰?他們使用時分複用嗎?如果是這樣,他們如何知道哪個設備佔用哪個時隙? (我很好奇WiFi協議的作用,而不是理論上可以做的事。)
WiFi示例涉及多層復用:通道以及空間分集,時分複用和基本單元(接入點,路由器等)的身份驗證。畢竟,在較小的WiFi範圍內,可能不會有100個WiFi主設備。如果附近有11個路由器,更不用說100個了,那就有些奇怪了。使用11時,每個都使用不同的通道以獲得最佳吞吐量。此外,WiFi客戶端使用/連接到不同的SSID進行身份驗證,因此它們不會與錯誤的路由器/ AP通信。然後,每個路由器都充當其客戶端的鼓主機。
@AnindoGhosh,我的筆記本電腦在家中可以看到約30〜40個家用wifi路由器,以及用於公司運行wifi的5至6個商用SSID(每個SSID帶有多個路由器)。在一個特別擁擠的建築區域內容納100個人並非不切實際。 OP實質上是在詢問802.11g通道6上的多個AP和客戶端如何交互而不干擾。
他們為什麼都在第6頻道?
Wifi使用DSSS來避免干擾,這是代碼多路復用的一種形式。同一房間內第6頻道上的100個Wifi設備可以工作,但是連接速度可能很慢,可能太慢而無法使用。
我知道這已經晚了四年,但是在此之前對未來的讀者沒有任何危害:@HelloWorld是錯誤的。*舊* WiFi(802.11b)*曾經*具有DSSS,但它仍然是CSMA / CA系統,**不是** CDMA。
Wouter van Ooijen
2013-12-23 03:18:02 UTC
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經常結合使用多種技術。

  • 可用頻譜被分為大量頻帶,每個頻帶可以獨立發送和接收。這是廣播電台和WiFi可以不受其他(附近)廣播電台和WiFi干擾干擾的運行方式。 (頻分複用)

  • 手機並不是沒有被稱為CELL電話:每個手機塔都覆蓋一小塊區域(它是小區)。相鄰小區不使用相同的頻率,但距離稍遠的小區卻使用相同的頻率。因此,一小部分頻率可以覆蓋廣闊的區域而不會產生干擾。 (空分複用)

  • 單個手機發射塔可以通過與每個手機進行通話來服務很多手機(同樣,您的WiFi設備可以服務很多無線計算機)按順序。有無數種巧妙的方案可以同步這種談話。 (時分複用)

  • 手機發射塔可以通過對每個消息進行異或操作,同時並以相同的頻率將不同的消息發送到大量電話帶有電話唯一的按鍵序列,並傳輸所有消息的總和。 (碼分複用)

通過仔細的佈局設計和通信技巧,使主機(WiFi AP或基站)更容易控制其傳輸,但是多個獨立設備(WiFi客戶端,手機)如何做到這一點?如果兩個無線電台處於相同頻率,則它們會產生串擾和/或靜電干擾。
WiFi的功率/範圍均受限制,並非一直發送,並且具有多個信道。
Wifi的功率或範圍不受限制,以使兩個或十個路由器不會在房屋甚至更糟的公寓樓中重疊。它們根據所使用的帶寬經常發送信號,人們堅持使用相同的三個1/6/11通道。
Andy aka
2013-12-23 02:38:56 UTC
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這是一個簡單的答案,適合那些自稱是無線電新手的人

想像一下,無線電頻譜就是您播放音樂的高保真音響。如果您具有圖形均衡器,則可以對音頻的音調做些令人討厭的事情,例如以1kHz的頻率增強內容-將1kHz控件滑動到最大,將所有其他控件減小到最小-這是無線電將自身調整為一種傳輸的方式並排除(大體上)所有其他頻帶。

不同的電台可能只要求您增強(例如)500Hz,所以您將500Hz的控制滑動到最大,而將所有其他的減小到最小-您所聽到的僅僅是音調大約在500Hz左右。

為無線電分配了要發射的頻段,它們具有不同的頻率,因此很容易調入所需的電台。

Wi-fi設備所有設備都使用不同的頻段-當新設備“加入” wifi路由器時,存在邏輯規則-它會分配自己的頻段。與手機等相同。

您還必須記住,路由器的輸出功率是有意限制的,因此其範圍會導致與其他路由器的“串擾”受限。對於所有這樣的無線電設備都一樣。實際上有數百個(可能是數千個)通道可用,並且如果每個設備傳輸的功率太高,系統將無法實現。

這確實有點像金發姑娘-考慮到限制因素,這是正確的設備的平均移動性和給定“小區”中設備的數量。

要使它正常工作,就必須有很多樂隊,不是嗎?例如,我住在一個有40萬人的城市,其中大多數人有手機。每個手機都有自己的頻段嗎?有幾支樂隊?
@RamRachum wifi上的功率限制意味著連接到一個wifi的電源通常不會干擾另一個wifi路由器上的電源。與手機相同-很明顯,總帶寬資源有限,並且連接到一個單元的一個特定手機的功率僅有限,導致在另一個單元上使用相同頻段的電話可能引起問題。
-1
您還可以將不同的波段視為紅色,綠色和藍色的光。人眼具有用於這三個頻帶中每個頻帶的檢測器。當然,您也可以構建用於紅外,紫外線或綠色和紅色之間的窄帶(無論光譜多麼精確,對我們來說都是黃色)的檢測器。但是,當天黑時,單個頻段(例如藍色)的能量就不足,因此最好將它們組合在一起。
JRobert
2013-12-24 00:03:42 UTC
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反R平方定律可以解救。距信號源 R 處的信號強度與 1 / R ^ 2 成正比;聲音或WiFi信號隨著您離開它而迅速消失。

因此,請考慮在聚會上進行交流的人。您可以很好地聽到您面前的人的聲音,並且除非噪音水平真的很高,否則您可以與他們交談而不會感到困惑。您可能會被一兩米外大聲說話的人分心;您可能需要讓對話夥伴偶爾重複幾句話或一句話。但是您通常只會聽到房間其他地方的人發出的低沉的嗡嗡聲,而且對您自己的談話沒有多大影響。

KevinP. Feeley
2018-04-03 07:20:06 UTC
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不想太簡單地回答我;進行兩人對話的個人,下意識地調出了其他人的聲音特徵,以便與參加該慶祝活動的其他參與者相比,更好地和/或更具體地聽見另一個參加該聚會的人。

與採用DTMF衰減器的電子設備相比。其中,人耳與人小腦(人腦)平行串聯,可以解密所選人物的語氣,音調和語調,個人可以選擇與他們進行最重要的原則對話。

以類似的方式,就像電子電路組件將其描繪出正確的連接路徑一樣。

從電子上講,這是通過利用CTCSS或DCS衰減配置或CTCSS和兼容DCS邏輯的組合來實現的,以促進各個電子組件之間兼容通信的電子和諧。人們會記得每個電子組件都有自己的識別電子簽名;與人類的書面/印刷簽名相同。
  POSTED:2018年4月3日.02:19Z-UTC。
 
抱歉,老兄,讀起來像是用流行語生成器寫的。您已經從無線電通信中獲得了表達和概念,這些信息和概念散佈在各處,但是沒有連貫的解釋。


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