Làm thế nào mà các tín hiệu vô tuyến không can thiệp lẫn nhau mọi lúc?

Tôi là người mới về công nghệ không dây và tôi đang cố gắng hiểu cách chúng hoạt động.

Một điều tôi không hiểu là: Làm thế nào để truyền từ các thiết bị khác nhau không can thiệp lẫn nhau mọi lúc?

Ví dụ, tôi đang sống ở một khu vực đô thị dày đặc. Có một bộ định tuyến trên bàn của tôi và một máy tính xách tay được kết nối với nó thông qua WiFi. Tôi cá rằng trong bán kính 100 mét bao quanh tôi, có ít nhất 100 bộ định tuyến và ít nhất 200 thiết bị (máy tính xách tay hoặc điện thoại di động) được kết nối với các bộ định tuyến đã nói ở trên. Tất cả họ đang liên lạc với nhau cùng một lúc. Làm thế nào để máy tính xách tay khiêm tốn và bộ định tuyến khiêm tốn của tôi có thể gửi tin nhắn cho nhau? Khi bộ định tuyến của tôi gửi tin nhắn, làm thế nào máy tính xách tay của tôi có thể nhận được nó từ tất cả các nhiễu trên các tần số này?

Câu hỏi này cũng áp dụng cho các mạng điện thoại. Làm thế nào một điện thoại có thể liên lạc đáng tin cậy với tháp của nó khi có 500 điện thoại gần đó đang liên lạc với cùng một tháp? Làm thế nào để họ biết dữ liệu nào thuộc về điện thoại nào?

Cảm ơn đã thỏa mãn trí tò mò của tôi!

Oh, nhưng họ can thiệp!

Có một số cơ chế chơi cho phép chia sẻ sóng phát thanh bằng các nguồn phát thanh khác nhau được đề cập - từ khóa được ghép kênh , trong các hương vị khác nhau của nó.

1. Các băng tần : Các thiết bị RF khác nhau sử dụng các "dải" tần số khác nhau, thường được phân bổ và chi phối bởi chính quyền địa phương có liên quan, ví dụ như FCC hoặc ITU. Điều này được gọi là phân bổ phổ và khác nhau giữa các quốc gia, với một số xu hướng bao trùm rộng. Các máy thu được điều chỉnh để nhận và khuếch đại chỉ các tín hiệu trong dải quan tâm, làm giảm phần còn lại của tần số vô tuyến. Đây là ghép kênh tần số .
   Ví dụ :

   • Các vệ tinh GPS giao tiếp với các thiết bị cầm tay GPS dân dụng trên các dải tần 1.57542 GHz (L1) và 1.2276 GHz (L2).
   • Các thiết bị WiFi / Wireless LAN thường sử dụng băng tần 2,4 GHz và 5 GHz, mặc dù một số thiết bị khác cũng được phân bổ theo các mục đích / địa lý nhất định.
   • Một số thiết bị RFID sử dụng băng tần 13,56 MHz
   • Các kênh giải trí radio FM thường sử dụng băng tần 87,5 đến 108,0 MHz (Châu Âu, Châu Phi, Ấn Độ) hoặc các biến thể xung quanh phạm vi đó, ví dụ 76 đến 90 MHz tại Nhật Bản.

2. Các kênh tần số trong các dải tần: Trong các dải tần số trên, các thiết bị / bộ truyền riêng lẻ sử dụng các kênh hoặc dải tần hẹp hơn, thường có các "dải bảo vệ" không được sử dụng giữa chúng để giảm nhiễu hoặc tránh các kênh cũ. Ngoài ra, các cơ chế như lựa chọn tần số động (DFS) được sử dụng, chẳng hạn như các thiết bị WiFi băng tần 5 GHz, để chuyển đổi kênh một cách duyên dáng và tự động khi quan sát thấy nhiễu.
   Do đó, từ ví dụ 2,4 GHz ở trên, các thiết bị WiFi có thể được định cấu hình cho bất kỳ một trong số 11 kênh (14 ở một số quốc gia) bắt đầu ở tần số trung tâm 2412 MHz, với 5 MHz giữa các kênh liền kề, do đó 2417, 2422, v.v. trên. Do đó, nếu bộ định tuyến WiFi của hàng xóm can thiệp đáng kể vào thiết bị của bạn, bạn luôn có thể chuyển sang kênh khác không có nhiều hoạt động.

3. Đa dạng không gian : Miễn là hai nguồn RF được phân tách đủ về mặt địa lý liên quan đến công suất phát ra trên mỗi thiết bị, nhiễu là không đáng kể. Công suất phát xạ vô tuyến tối đa cho phép trên mỗi băng tần cũng được quy định và thường được cấp phép riêng bởi các cơ quan quản lý phổ.
   Do đó, ngay cả khi hai tai nghe BlueTooth trong tòa nhà đang sử dụng cùng một kênh tần số, miễn là chúng được phân tách vật lý đủ với công suất truyền vô tuyến khá thấp của từng loại, sẽ không có nhiễu RF.

4. Ghép kênh phân chia mã - Truyền tần số / truyền phổ tần số: Một số loại thiết bị truyền thông sử dụng tần số thay đổi động hoặc thậm chí truyền phổ trải rộng trong một dải tần số, để tránh bị nhiễu do nhiễu. Ứng dụng quen thuộc nhất như vậy có thể là dịch vụ di động CDMA .
   Ngay cả khi một số nhiễu xảy ra trong các kỹ thuật như vậy, bản chất của cơ chế cung cấp đủ đầu cuối để kết thúc thông qua để truyền thông hiệu quả được duy trì.
5. Ghép kênh phân chia thời gian : Trong bất kỳ "kênh" truyền thông nhất định nào (và đây không chỉ là RF, chẳng hạn như áp dụng cho quang học đồng hoặc sợi quang), có một lượng dung lượng truyền ký hiệu nhất định - ở mức nhị phân đơn giản nhất có thể có thể truyền được nhiều bit "bật" và "tắt" mỗi giây, trong khi các kỹ thuật như Khóa dịch pha pha cầu phương tăng khả năng "mật độ" này. Do đó, thật đơn giản để thiết bị truyền sử dụng kênh theo thời gian, với thời gian đập "trống chủ" và gán các khe thời gian riêng cho từng thiết bị yêu cầu hoặc bằng một hình thức vô chính phủ thông minh như phát hiện va chạm và truyền lại (ví dụ: Ethernet CSMA-CD cổ điển).
6. Các phương pháp kỳ lạ hơn, chẳng hạn như ghép kênh phân cực : Chúng được sử dụng phổ biến nhất trong truyền thông sợi quang, nhưng cũng được triển khai rộng rãi trong các liên lạc vô tuyến điểm tới điểm. Trong hình thức phân tách kênh này, hãy nghĩ rằng mỗi "chùm" điện từ được phân cực theo một hướng cụ thể khi truyền. Ở đầu xa, anten thu tín hiệu phân cực thích hợp hoặc phân biệt giữa các tín hiệu phân cực khác nhau, do đó cho phép nhiều kênh trùng khớp không gian của truyền thông vô tuyến.

Trên đây không phải là một chuyên luận toàn diện về cách các thiết bị RF khác nhau có thể cùng tồn tại, nhưng nó sẽ cung cấp đủ từ khóa để tìm kiếm thêm, nếu muốn.

Một số kỹ thuật được sử dụng, thường kết hợp.

• Phổ tần số khả dụng được chia thành một số lượng lớn các dải có thể được truyền và nhận độc lập. Đây là cách các đài phát thanh và WiFi của bạn có thể hoạt động không bị xáo trộn bởi các đài phát thanh (gần đó) và các bộ WiFi khác. (Ghép kênh tần số)

• Điện thoại di động không được gọi là điện thoại CELL vì không có gì: mỗi tháp điện thoại di động bao phủ một khu vực nhỏ (đó là di động). Các ô lân cận không sử dụng cùng tần số, nhưng các ô ở khoảng cách xa hơn một chút. Do đó một tập hợp tần số nhỏ có thể bao phủ một khu vực rộng lớn mà không bị nhiễu. (Ghép kênh phân chia không gian)

• Một tháp điện thoại di động có thể phục vụ rất nhiều điện thoại di động (và tương tự, bộ WiFi của bạn có thể phục vụ rất nhiều máy tính không dây) bằng cách nói chuyện với từng người một cách liên tục. Có vô số phương án thông minh để đồng bộ hóa việc nói chuyện như vậy. (Ghép kênh phân chia thời gian)

• Một tháp điện thoại di động có thể, cùng một lúc và trên cùng một tần số, truyền một tin nhắn khác nhau đến một bộ điện thoại lớn, bằng cách XOR mỗi tin nhắn với một chuỗi phím duy nhất cho điện thoại và truyền tổng số tất cả tin nhắn. (Ghép kênh phân chia mã)

Đây là một câu trả lời đơn giản để phù hợp với những người tự mô tả mình là người mới trong đài phát thanh

Hãy tưởng tượng phổ radio là nhạc chơi hi-fi của bạn. Nếu bạn có bộ cân bằng đồ họa trên đó, bạn có thể thực hiện những điều tục tĩu đối với âm thanh của âm thanh như chỉ tăng cường công cụ ở mức 1kHz - trượt điều khiển 1kHz xuống tối đa và giảm tối thiểu tất cả những thứ khác xuống - đây là cách đài phát thanh điều chỉnh chính nó và loại trừ (phần lớn) tất cả các ban nhạc khác.

Một trạm khác có thể yêu cầu bạn chỉ tăng cường (giả sử) 500Hz để bạn trượt điều khiển 500Hz đến mức tối đa và giảm tất cả các trạm khác đến mức tối thiểu - những gì bạn nghe được chỉ là các âm ở vòng khoảng 500Hz.

Bộ đàm được phân bổ các băng tần để truyền phát và chúng có tần số khác nhau, do đó khá dễ dàng để điều chỉnh đến đài bạn muốn.

Tất cả các thiết bị Wi-fi đều sử dụng các dải tần số khác nhau - có các quy tắc logic khi một thiết bị mới "tham gia" bộ định tuyến wifi - thiết bị được phân bổ dải tần số riêng. Tương tự với điện thoại di động, v.v.

Bạn cũng phải nhớ rằng đầu ra nguồn từ bộ định tuyến bị giới hạn có chủ ý để phạm vi của nó gây ra "nhiễu xuyên âm" giới hạn cho các bộ định tuyến khác. Điều này là giống nhau cho tất cả các thiết bị vô tuyến như thế này. Có hàng trăm (có thể hàng ngàn) kênh có sẵn và nếu công suất cho mỗi thiết bị truyền tải quá cao thì hệ thống sẽ không thể thực hiện được.

Nó thực sự giống như goldilocks - nó hoàn toàn đúng với các ràng buộc về tính di động trung bình của thiết bị và số lượng thiết bị trong một "ô" nhất định.

Luật Inverse R-Squared đến giải cứu. Cường độ của tín hiệu ở khoảng cách Rtừ nguồn của nó tỷ lệ thuận với 1/R^2; tín hiệu âm thanh hoặc WiFi rơi ra rất nhanh khi bạn rời khỏi nó.

Vì vậy, hãy xem xét mọi người trò chuyện tại một bữa tiệc. Bạn có thể nghe thấy người trước mặt khá tốt, và trừ khi mức độ tiếng ồn thực sự cao, bạn có thể có thể trò chuyện với họ mà không nhầm lẫn. Bạn có thể bị phân tâm bởi ai đó nói to một hoặc hai mét; bạn có thể cần phải yêu cầu đối tác đàm thoại của bạn lặp lại một vài từ hoặc một câu. Nhưng bạn hầu như chỉ nghe thấy tiếng vo vo từ những người nói chuyện ở những nơi khác trong phòng và hầu như không ảnh hưởng nhiều đến cuộc trò chuyện của chính bạn.

Không muốn quá đơn giản với câu trả lời của tôi; một cá nhân tham gia vào một cuộc trò chuyện hai người, vô thức điều chỉnh các đặc điểm giọng nói của người khác, để nghe rõ hơn rằng một người khác, tham dự bữa tiệc nói trên, tốt hơn và / hoặc cụ thể hơn những người tham dự khác tại sự kiện lễ kỷ niệm.

So sánh với một thiết bị điện tử sử dụng bộ suy giảm DTMF. Trong đó, tai người, song song với tiểu não của con người (bộ não con người) giải mã âm điệu, cao độ và ngữ điệu của nhân vật được chọn mà cá nhân chọn tham gia vào cuộc trò chuyện tiên phong và tiên tri của họ.

Theo cách tương tự như một tổ hợp mạch điện tử, bằng cách tương tự, sẽ phân định đường dẫn kết nối chính xác của nó.

Về mặt điện tử, điều này được thực hiện bằng cách sử dụng cấu hình suy giảm CTCSS hoặc DCS hoặc có lẽ, kết hợp CTCSS và logic DCS tương thích, để tạo thuận lợi cho sự hài hòa điện tử của giao tiếp tương thích giữa các thành phần điện tử riêng lẻ; trong đó người ta sẽ nhớ rằng mỗi và mọi thành phần điện tử đều có chữ ký điện tử nhận dạng riêng; giống như chữ ký viết / in của con người.

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