Чому радіосигнали не перешкоджають один одному?

Я новачок у бездротових технологіях і намагаюся зрозуміти, як вони працюють.

Я не розумію, що це: як передача з різних пристроїв постійно не заважає одна одній?

Наприклад, я живу в щільній мегаполісі. На моєму столі є маршрутизатор і ноутбук, підключений до нього через WiFi. Я б сказав, що в радіусі 100 метрів, що мене оточує, є щонайменше ще 100 маршрутизаторів і принаймні ще 200 пристроїв (ноутбуки чи стільникові телефони), які підключені до вищезгаданих маршрутизаторів. Всі вони спілкуються один з одним одночасно. Як мій скромний ноутбук і мій скромний маршрутизатор можуть надсилати повідомлення один одному? Коли мій маршрутизатор надсилає повідомлення, як мій ноутбук може підібрати його від усього шуму на цих частотах?

Це питання стосується і телефонних мереж. Як телефон може надійно спілкуватися зі своєю вежею, якщо поруч є 500 телефонів, які спілкуються з тією ж вежею? Як вони знають, які дані належать до якого телефону?

Дякуємо, що задовольнили мою цікавість!

О, але вони заважають!

У грі існує кілька механізмів, що дозволяють ділитися ефірами між різними згаданими джерелами радіо - ключове слово, яке є мультиплексуванням , у різних його смаках.

1. Діапазони частот : Різні радіочастотні пристрої використовують різні "смуги" частоти, які зазвичай розподіляються та регулюються відповідними місцевими органами влади, наприклад, FCC або МСЕ. Це називається розподілом спектру і варіюється в різних країнах з деякими широкими загальними тенденціями. Приймачі налаштовані приймати та підсилювати лише ті сигнали в межах діапазону, що цікавить, послаблюючи решту радіочастот. Це частотне мультиплексування .
   Приклади :

   • GPS-супутники спілкуються з цивільними телефонами GPS на смугах частот 1,57542 ГГц (L1) та 1,2226 ГГц (L2).
   • Пристрої WiFi / Wireless LAN зазвичай використовують діапазони 2,4 ГГц і 5 ГГц, хоча деякі інші також виділяються в певних географіях / цілях.
   • Деякі пристрої RFID використовують діапазон 13,56 МГц
   • Для розважальних каналів FM-радіо зазвичай використовується діапазон 87,5 - 108,0 МГц (Європа, Африка, Індія) або варіації навколо цього діапазону, наприклад, 76 - 90 МГц в Японії.

2. Частотні канали в межах діапазонів: В межах вищевказаних діапазонів частот окремі передачі / пристрої використовують чіткіші вузькі канали або діапазони частот, часто з невикористаними "охоронними смугами", залишеними між ними, щоб зменшити перешкоди або уникнути застарілих каналів. Крім того, використовуються такі механізми, як динамічний вибір частоти (DFS), наприклад, пристрої WiFi з діапазоном 5 ГГц, щоб граціозно та автоматично перемикати канали, коли спостерігаються перешкоди.
   Таким чином, з наведеного вище прикладу 2,4 ГГц, пристрої WiFi можуть бути налаштовані для будь-якого з 11 (14 в деяких країнах) каналів, що починаються з центральної частоти 2412 МГц, з 5 МГц між сусідніми каналами, таким чином, 2417, 2422 тощо на. Отже, якщо WiFi-роутер вашого сусіда помітно перешкоджає вашому, ви завжди можете перейти на інший канал, який не має такої активності.

3. Просторове різноманіття : Поки два джерела РЧ достатньо розділені в географічному відношенні по відношенню до випромінюваної потужності на пристрій, втручання незначне. Допустима максимальна потужність радіовипромінювання на діапазон також регулюється, і часто індивідуально ліцензується, регулюючими органами спектру.
   Таким чином, навіть якщо дві гарнітури BlueTooth в будівлі використовували один і той же частотний канал, якщо вони фізично розділені достатньо, враховуючи досить низьку потужність радіопередачі кожного, жодне радіоперешкоди не відзначалося.

4. Мультиплексування кодового поділу - Перестрибування частоти / передача по широкому спектру: Деякі типи пристроїв зв'язку використовують динамічно змінені частоти або навіть передачу широкого спектру, що охоплюють діапазон частот, щоб уникнути заклинання перешкодами. Найбільш знайомим таким додатком може бути стільниковий сервіс CDMA .
   Навіть коли виникає деяке втручання в таких техніках, характер механізму забезпечує достатній кінець, щоб забезпечити ефективну комунікацію.
5. Мультиплексування тимчасового поділу : у будь-якому заданому "каналі" зв'язку (а це не лише радіочастотна сигналізація, це однаковою мірою застосовується, наприклад, для оптики міді або волокон), є задана кількість ємності передачі символів - на найпростішому бінарному рівні може бути передано стільки бітів "увімкнено" і "вимкнено" за секунду, тоді як такі методи, як квадратурний фазовий зсув, збільшують цей "місткість" колектор. Таким чином, для пристроїв передачі просто використовувати канал в шматки часу, або з "поворотом" барабана, і призначаючи окремі часові проміжки кожному запитувальному пристрою, або за допомогою іншої форми інтелектуальної анархії, наприклад, виявлення зіткнення та повторна передача (наприклад, класичний Ethernet CSMA-CD).
6. Більш екзотичні методи, такі як поляризаційне мультиплексування . Вони використовуються найчастіше у волоконно-оптичному зв’язку, але також широко використовуються в радіозв'язку "точка-точка". У цій формі поділу каналів, подумайте про кожен електромагнітний "промінь", який поляризується на певну орієнтацію при передачі. На віддаленому кінці належним чином поляризовані приймальні антени демультиплексуються або розрізняють різно поляризовані сигнали, таким чином дозволяючи безліч просторово збігаються каналів радіозв'язку.

Сказане ні в якому разі не є всебічним трактатом про те, як можуть існувати різні радіочастотні пристрої, але він повинен забезпечити достатню кількість ключових слів для подальшого пошуку, якщо це буде бажано.

Використовується ряд прийомів, часто комбінованих.

• Наявний частотний спектр розділений на велику кількість діапазонів, які можна передавати та приймати незалежно. Ось як радіостанції та ваш WiFi можуть працювати безперешкодно іншими (поблизу) радіостанціями та наборами WiFi. (Мультиплексування частотного поділу)

• Стільникові телефони даремно не називаються телефонами CELL: кожна вежа стільникового телефону займає невелику площу (це стільниковий телефон). Сусідні клітини не використовують однакову частоту, але клітини на трохи більшій відстані роблять. Отже, невеликий набір частот може охоплювати велику область без перешкод. (Просторове ділення мультиплексування)

• Один башта стільникового телефону може обслуговувати безліч мобільних телефонів (а також ваш WiFi-набір може обслуговувати безліч бездротових комп'ютерів), розмовляючи з кожним послідовно. Існує незліченна кількість розумних схем для синхронізації таких розмов. (Мультиплексування часового поділу)

• Вежа стільникового телефону може одночасно і з однаковою частотою передавати різні повідомлення великому набору телефонів, XORing кожне повідомлення ключовою послідовністю, яка є унікальною для телефону, і передає суму всіх повідомлень. (Мультиплексування кодового поділу)

Це спрощена відповідь, яка підходить людям, які описують себе як новачки в радіо

Уявіть, що радіо-спектр є вашою музикою, що відтворює привіт. Якщо у вас був графічний еквалайзер, ви могли б робити нецензурні речі під тон звуку, як-от просто покращити вміст на 1 кГц - пересуньте керування 1 кГц на макс. і виключає (значною мірою) всі інші групи.

Інша станція може зажадати від вас лише підвищення (скажімо) 500 ГГц, тому ви пересуньте керування 500 Гц до максимуму і зведете всі інші до мінімуму - те, що ви чуєте, - це лише тони на круговій близько 500 ГГц.

Радіоприймачам виділяються смуги для передачі і вони мають різну частоту, тому досить просто налаштуватися на потрібну станцію.

Усі пристрої Wi-Fi використовують різні діапазони частот - є логічні правила, коли новий пристрій "приєднується" до маршрутизатора wifi - він отримує власну смугу частот. Те саме з мобільними телефонами тощо.

Ви також повинні пам’ятати, що вихідна потужність від маршрутизатора навмисно обмежена, так що його діапазон спричиняє обмежений перехід між іншими маршрутизаторами. Це те саме для всіх радіопристроїв, як це. Доступно буквально сотні (можливо, тисячі) каналів, і якби потужність передачі для кожного пристрою була занадто високою, система була б неможлива.

Насправді це трохи схоже на золотинки - це просто правильно, враховуючи обмеження середньої мобільності пристрою та кількості пристроїв у заданій "клітинці".

На допомогу приходить закон зворотного R-квадрата. Інтенсивність сигналу на відстані Rвід його джерела пропорційна 1/R^2; звук або сигнал Wi-Fi падає дуже швидко, коли ви віддаляєтесь від нього.

Тому подумайте про розмову людей на вечірці. Ви можете чути людину перед вами досить добре, і якщо рівень шуму дійсно не високий, ви, ймовірно, можете поспілкуватися з ними без плутанини. Вас може відволікати хтось, хто голосно розмовляє за метр чи два; Вам може знадобитися попросити партнера з розмови повторювати кілька слів або речення періодично. Але ви в основному чуєте лише дзвінки на низькому рівні від людей, які розмовляють в інших частинах кімнати, і переважно без особливого впливу на вашу власну розмову.

Не бажаючи бути занадто спрощеним зі своєю відповіддю; особа, яка бере участь у розмові з двома особами, підсвідомо налаштовує голосові характеристики інших людей, щоб краще чути, що одна інша людина, відвідуючи цю вечірку, краще та / або конкретніше, ніж інші присутні на зазначеному заході святкування.

Порівняно з електронним пристроєм, що використовує аттенюатор DTMF. При цьому людське вухо, паралельно з мозочком людини (людським мозку) розшифровує тон, висоту та інтонацію обраної персони, з якою людина обирає брати участь у своїй передовій та принципі розмови.

Таким же чином, як складання електронної схеми, за аналогією, визначає правильний шлях з'єднання.

В електронному вигляді це здійснюється за допомогою використання або CTCSS, або аттенююючої конфігурації DCS, або, можливо, комбінації CTCSS та сумісної логіки DCS, щоб полегшити електронну гармонію сумісного зв'язку між окремими електронними компонентами; де б пам’ятали, що кожен електронний компонент має свій власний ідентифікаційний електронний підпис; майже так само, як письмові / друковані підписи людей.

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