射頻載波信號之如何將波變成信號載體？

在建筑物內(nèi)使用Wi-Fi時，有些信號會直接擊中接收天線，而有些則會從墻壁或其他物體上反彈，從而產(chǎn)生RF回波。

在這個小型系列中，我們通常討論射頻載波信號，尤其是Wi-Fi（另請參閱基本概念，電磁輻射，波力學(xué)I和波力學(xué)II）。我們?nèi)绾螌嶋H發(fā)送信號呢？我們?nèi)绾螌⒉ㄗ兂尚盘栞d體？

我們必須至少有兩個天線，即一個發(fā)射器（Tx）和一個接收器（Rx）-因此，讓我們想象一下，我們有一對對講機(jī)。

發(fā)射機(jī)將電信號發(fā)送到天線。電子來回擺動，能量向各個方向散發(fā)。如果我們以一種可以解釋的方式修改波，那么我們就有一個載波信號，那么我們可以修改什么呢？實際上，無線電信號有幾個方面可以進(jìn)行如下修改：

幅度調(diào)制（AM）：在這種情況下，信號會變得有點強(qiáng)和有點弱。想象有人與您說話，但是使用一種奇怪的語言，取決于您抬高和降低他們的聲音，聲音更大，更安靜，“ ooo OOO OOO ooo…”嗯，這就是AM廣播（和模擬電視）的工作方式。AM的這種特殊形式稱為幅度偏移鍵控（ASK）。

調(diào)頻（FM）：在這種情況下，信號的頻率在一個范圍內(nèi)（在一個較高和較低的值之間）移動。想象我們的人用奇怪的語言來改變音調(diào)，上下調(diào)高，以傳達(dá)意思：“do do do re mi mi mi do do…”。這就是FM廣播的工作方式。這種特殊的FM方法稱為頻移鍵控（FSK）。

相位調(diào)制（PM）：在這種情況下，信號具有穩(wěn)定的頻率，即頻率，但是我們現(xiàn)在的怪異語言取決于設(shè)置一個頻率然后跳過它，或者下一個頻率提前到達(dá)：“ dit dit dit dadit…” （這是“老派” Wi-Fi，當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)將相移與幅度移相混合，以編碼更多數(shù)據(jù)，但在以后的博客中將對此進(jìn)行更多地編碼）。這種特定的PM方法稱為相移鍵控（PSK）。

（來源：Ruckus Networks）

多路徑–當(dāng)反射真的很重要時

現(xiàn)在，請記住，與無線電信號的通信主要是在室外很長的距離上使用的。相比之下，Wi-Fi專注于室內(nèi)短距離信號，例如辦公室中的計算機(jī)。在盒子內(nèi)發(fā)送信號會引入/加劇一個稱為multipath的問題。您可能還記得我們以前的文章，傳輸?shù)男盘柾ǔＴ谒蟹较蛏蠑U(kuò)展。對于建筑物內(nèi)的Wi-Fi，有些信號會直接擊中接收天線，但有些會從墻壁或其他物體上反彈，從而形成RF回波。

（來源：Ruckus Networks）

當(dāng)我說“ echo”時，我的意思是“ echo”（“ echo……echo……echo……”）。這恰好類似于聲波回波。但是，無線電信號的速度比聲音的速度快得多，并且覆蓋的距離很小。另外，我們在上圖中以兩個非常清晰的信號對此進(jìn)行了說明，但是在實際建筑物中，各個方向都有障礙物（墻壁，天花板，地板……），這意味著多個回聲將撞擊接收天線，從而干擾信號?？傮w效果是“涂抹”信號（想像一下，想聽某人聲音不斷回聲的聲音）。

克服和管理這種多徑回聲是無線電工程的主要目標(biāo)，尤其是在室內(nèi)和Wi-Fi用途中。從根本上講，如果我們發(fā)送足夠慢的信號并清除足夠多的信號，那么多徑并不是什么大問題，但是我們都知道，在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面，我們的速度不會太快。

多樣性

我們可以做的一個相對簡單的事情是添加另一根接收（Rx）天線。這有什么用？好吧，只有一根天線，我們必須依靠主信號和較弱的回聲之間有足夠的差異來了解正在發(fā)生的事情。兩個Rx天線讓我們“聽”更好的“耳朵”。

（來源：Ruckus Networks）

那是簡單的無線電分集，并且大大增加了接收良好信號的可能性。我們也可以添加第三個天線和第四個天線，但是這樣做的收益卻越來越小。兩個比一個要好得多，但是三個要比兩個要好得多，四個卻不等于三個，等等。而且，對于現(xiàn)實世界的設(shè)備而言，存在額外材料的成本，更高的能源需求等與每個附加天線相關(guān)聯(lián)。

隨著每一代芯片的出現(xiàn)，Wi-Fi芯片變得越來越復(fù)雜，因此現(xiàn)在我們可以從聆聽獲得最佳信號的天線轉(zhuǎn)移到同時聆聽兩個天線并平均信號。這是一種稱為“最大比率合并”的信號處理技術(shù)。Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展的原因之一是不斷向驅(qū)動的Wi-Fi芯片組添加更復(fù)雜的信號處理技術(shù)。當(dāng)然，事實上，我們一直希望從Wi-Fi獲得越來越多的數(shù)據(jù)吞吐量。

所有這些都為將MIMO（多輸入和多輸出）形式的多路徑從負(fù)債轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，MIMO在802.11n Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)中引入并在802.11ac Wi-Fi中進(jìn)行了擴(kuò)展，但是我們將在以后的專欄中保存對此的詳細(xì)討論。

編輯：hfy