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绝妙的比喻让无线技术瞬间变得浅显易懂(4)
来源: | 作者:profe140d | 发布时间: 38天前 | 335 次浏览 | 分享到:

       如何通俗易懂地解释无线通信中抽象难懂的技术?下面这篇文章值得一读,绝妙的比喻让天书般的无线技术瞬间变得浅显易懂。

       传播损耗

       类比:做蔬菜长途贩运生意的人都知道,假若从农民手里购买的白菜为每斤1毛钱,加上中间环节的运输费、摊位费、税、包装费等,到了最终消费者手中每斤至少得5毛钱。最终卖菜者赚得钱需要从总营业额中减去所有的利润损耗。
       给定频率的无线制式,无线传播损耗主要是随距离变化的路径损耗(Path Loss),影响该路径损耗的三种最基本的传播机制为反射、绕射和散射,即有反射损耗(Reflection Loss)、绕射损耗(Scattered Loss)、地物损耗(Clutter Loss)。如果电磁波穿过墙体、车体、树木等等障碍物,还需考虑穿透损耗(Penetration Loss)。如果将手机贴近的人体使用,还需考虑人体损耗(Body Loss)等。


       路径损耗的环境因子系数n一般随传播环境不同而不同,一般密集城区取4~5,普通城区取3~4,郊区取2.5~3。在实际无线环境中,天线的高度可以影响路径损耗。一般发射天线或接收天线的高度增加一倍,可以补偿6dB的传播损耗。
       反射损耗随反射表面不同而不同,水面的反射损耗在0~1dB,麦田的反射损耗在2~4dB,城市、山体的反射损耗可达14dB~20dB.
       绕射波在绕射点四处扩散,扩散到除障碍物以外的所有方向,不同情况损耗差别较大。地物损耗主要由于地表散射造成,损耗大小视具体情况而定。
       穿透损耗和建筑物的材质以及电磁波的入射角关系较大,一般情况下隔墙阻挡取520dB,楼层阻挡每层20dB,厚玻璃 610dB,火车车厢的穿透损耗为1530dB,电梯的穿透损耗为30dB左右。人体损耗一般取3dB,也就是无线电波经过人体,一半的能量被人体吸收。

       SPM 模型
       类比:在先秦时代,各诸侯国的文字是不统一的,不同国家的人交流起来十分不方便。最后秦始皇告诉天下人,他用的字就是标准字,大家统一用这种文字。
       无线传播模型有很多种形式,也有很多适用范围,由于形式上的不统一,无线工程师使用起来很不方便,对同一无线环境很难有比较统一的认识。
       SPM模型的推出解决了这个问题。SPM模型适用于从150MHz2GHz比较宽的频率范围,也适用于从密集城区、普通城区、郊区、农村的各种无线环境。所以目前应用比较广泛。

       峰均比
       类比:一个村子里面有比较富裕的人家,也有比较穷的人家,但大多数都是收入中等的普通人家,我们最有钱的人家的财富和村子户平均财富的比或者最穷人家的财富和户平均财富的比,可以衡量出村子贫富两极分化的程度。
       但从全国来看,用排在胡润排行榜上第一名的财富来和中国家庭的平均收入来比就显得不那么合适,不能全面衡量中国的贫富差距现象。如果用1%的中国富裕阶层的平均财富和中国家庭的平均收入,就可以说明一些问题。假若中国家庭平均年收入是3万元,而最有钱的富豪家庭的年收入为30亿,30亿和3亿一比,就是10万倍,如果用dB表示,就是50dB。


       如果我们研究全国各自然村富翁的财富的分布情况,以说明不同省份经济发展水平,也可以用峰均比的概念,即最有钱的村富翁的财富和所有村富翁财富的平均值相比。也就是说,峰均比一定要指出是什么样的峰值和均值的比,单位是绝对的比值还是dB值。
       解释:无线信号从时域上观测是幅度不断变化的正弦波,幅度并不恒定,一个周期内的信号幅度峰值和其他周期内的幅度峰值是不一样的,因此每个周期的平均功率和峰值功率是不一样的。在一个较长的时间内,峰值功率是以某种概率出现的最大瞬态功率,通常概率取为0.01%。在这个概率下的峰值功率跟系统总的平均功率的比就是峰均比。在概率为0.01%处的PAR,一般称为峰值因子(CF CREST FactorCF)。
       理解峰均比的概念是需要注意以下几点:
       1.由于功率的峰均比是电压的峰均比的平方,PAR一般是指功率的峰均比,但也有书上把他当做电压的峰均比来用。
       2.如果功率幅值随时间没有变化,即包络的最大值包络的平均值处处相等,即恒包络信号的峰均比为1或者是0dB。
       3.如果只考虑一个周期的无线信号纯正弦波,功率峰均比就是2,即3dB;而其电压的峰值因子CF就是功率峰均比的平方根1.414。但一般情况下,峰均比很少是指这种情况。
       4.调制技术、多载波技术都可能带来较大的峰均比,峰均比过大不是什么好事,会影响很多射频器件的应用效率。

       射频 RF
       类比:人若想在空中遨游,可以用飞机作为载体。飞机升空的条件是必须有一定的速度,通过一定长度的机场跑道才能把速度提上去。


       信息在空中传递,必须有无线电波作为载体,但是无线电波的频率低于100 KHz时,电波就会被地物吸收,而且接收装置也非常复杂。只有达到一定频率的电波才能在空中远距离传送,也容易把信息接收下来。射频就是能够发射出去的高频交变电波,频率范围从300KHz30GHz之间。
       能够传送射频信号的传输电缆就是射频线,如工程上使用的馈线。经过调制后的高频无线电波在射频线中传输叫做射频有线传输。射频线和天线连接,射频信号通过天线向空中发射出去或者接收下来。