中年|WLAN科普,定义、基本架构、射频、信道和标准协议( 三 )


中年|WLAN科普,定义、基本架构、射频、信道和标准协议
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三、射频
【中年|WLAN科普,定义、基本架构、射频、信道和标准协议】学过物理的都知道 , 击鼓鸣金 , 是物体振动在介质中产生声波 , 传递信息到人耳 , 信息载体是传递声波的介质 。 烽火连天 , 或者更先进的旗语 , 是通过物体反射的可见光线传入人眼从而传递信息 , 载体是可见光 。 WLAN同样是无线通信的范畴 , 虽跟原始的“无线通信”有本质区别 , 但却有着共同点——都需要载体 。
WLAN跟日常生活中的无线广播、无线电视、手机通信一样 , 都是用射频作为载体 。 射频是频率介于3赫兹(Hz)和约300G赫兹(Hz)之间的电磁波 , 也可以称为射频电波或射电 。 人们为这段电磁波又定义了无线频谱 , 按照频率范围划分为极低频、超低频、中频、高频、超高频等 , WLAN使用的射频频率范围是2.4GHz频段(2.4GHz~2.4835GHz)和5GHz频段(频率范围是5.150GHz~5.350GHz和5.725GHz~5.850GHz) , 分别属于特高频(300**z~3GHz)和超高频(3GHz~30GHz) , 用一张图来看下我们WLAN射频所在频谱的位置 。
5GHz频段的5.150GHz~5.350GHz和5.725GHz~5.850GHz为中国使用 , 各个国家使用的频宽范围不一样 , 贴子下方附有国家信道顺从表的参考链接 , 感兴趣的同学可以查看各个国家使用的5GHz频段 。
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WLAN使用的2.4GHz频段和5GHz频段属于ISM频段 。 ISM , 即工业(Industrial)、科学(Scientific)与医疗(Medical) 。 ISM频段主要开放给工业、科学、医疗三个机构使用 , 只要设备的功率符合限制 , 不需要申请许可证(Free License)即可使用这些频段 , 大大方便了WLAN的应用和推广 。
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四、信道
了解了什么是射频后 , 射频是怎么作为载体传递信息的呢?我们高中物理都有学过射频传输信息的基本调制方式:调频、调相和调幅 , 发送端将信息调制到载波上 , 通过改变载波的频率、相位和振幅传递信息 , 接收端收到信息后 , 再解调还原信息 。 通过这样一个调制解调的过程 , 就实现了信息的传递 。 我们日常生活中遇到的调频广播 , 调幅广播等就是这样传递信息的 。 WLAN射频传输信息的基础也是调频、调相或调幅 。 只不过调频、调相和调幅通常用在模拟信号的传输 , 在数字通信领域射频的调制方式较为复杂 , 主要有:振幅键控、频率键控、相位键控和正交幅度调制(一种幅度、相位联合调制的技术 , 它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息) 。 通过下图大家可以看下载波在调制后的样子 。
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这样看来使用射频通信和有线通信是不是没有多大区别?我们更为熟悉的有线通信其实也是将信号调制成电脉冲或光脉冲 , 然后放到电缆或光缆上传输 。 只不过射频需要解决更多的问题 , 如射频的反射、衍射等问题 。 无论是使用射频通信还是使用有线媒介的通信 , 其过程都可以简单的看成是信源-&gt信道-&gt信宿 , 信源是信息的发送者 , 信宿是信息的接收者 。 那么信道是什么呢?有线的信道我可以简单的理解为线缆 , WLAN的信道是不是可以简单的理解为射频呢?根据“信源-&gt信道-&gt信宿”的描述 , 信道就是发送者和接收者的中间部分 , 那可不就是射频了
WLAN的信道是具有一定频宽的射频 , 就像公路要有一定的宽度一样 , 以便可以承载要传输的信息 。 对于2.4GHz频段来说 , 2.4GHz频段的频宽是2.4835GHz-2.4GHz=0.0835GHz=83.5**z , WLAN是不是就使用全部的83.5**z的频宽作为一个信道呢?这里我们使用一个比喻 , 有助于大家对WLAN信道的理解 。 我们看广播电视的时候 , 都知道频道吧:1频道、2频道、中央1台、中央5台 。 我们要看中央1台 , 就不能看中央5台 , 每次只能选定1个频道 。 如果中央5台使用中央1台的频率发射信号会怎样?那两个频道大家都收不到 , 或满屏幕的雪花 。 高中物理告诉我们一条波如果遇到频率相同的波会产生干扰 , 会根据相位差进行叠加或衰减(如:频率相同 , 相位相差180°的波彼此会抵消) 。 所以 , 中央1台有个固定的频率 , 中央5台也有它的固定的频率 , 互不干扰 。


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