码间干扰 (ISI)、信道和频率

网络工程 无线的
2021-07-22 21:58:17

在描述 802.11b/g 和2.4 GHz 信道s 或 802.11a/n 与5 GHz 信道时,教科书(CWNA 官方学习指南)经常显示一些信道间隔的图,以便某些信道不能重叠,因此避免了ISI解释是ISI发生在多径的情况下,其中相同频率的信号干扰。这对我来说确实有意义,即相同频率的信号可能会干扰,因此非重叠信道将避免 ISI。

我的理解是 802.11 设计为信道中每个恒定宽度的“频率空间”分配 1 个信号,例如

  • DSSS 信道中每 2 MHz 1 个信号
  • OFDM 信道中每个子载波 1 个信号

如果我们查看 URL 中的数字,则通道和频率的间距以 Hz 为单位显示顺序。我不清楚的是,对于每个信号到达时间是否也必须保持相同的确切顺序例如,考虑 2.4 GHz 信道 1:2.410 GHz 信号是否总是在 2.414 GHz 信号之前到达接收器?在第一个周期之后,我猜想单个通道内的信号按照从最低到最高赫兹的顺序到达。但是这个精确的顺序在任何时间长度后都成立吗?什么会阻止不同赫兹的信号到达完全相同的时刻?或者,如果预计不同频率的信号会同时到达,那么无线电如何辨别要接收的正确信号?

2个回答

这些类型的射频传输是“频分复用”(FDM)。不同的信道(即频率)同时发送和接收。这就像鸡尾酒会,每次谈话都会选择不同的音高范围——男高音通过隔壁桌的贝司相互倾听没有问题。

在 FDM 中,接收器经过调谐,以便它们只接收它们应该收听的频道(频率范围)中的传输。因此,在更宽的范围内(例如,2.4Ghz wifi),频道中的频率范围划分更小。传输以接近光速的速度移动,因此任何在同一频率上的发射器——给定频带中的同一频道,例如 2.4Ghz 的频道 11——将立即相互交谈。因此,在彼此范围内的任何两个 2.4Ghz 通道 11 设备都会立即发生碰撞。

也许不明显的部分是电磁理论表明 E&M 波的叠加不是问题。它就像大海中的波浪;你可以有间隔很短的三英尺波(高频),在海面移动的同时你有长长的海浪(低频)。在 E&M 接收器上,您“只需”调谐到正确的频率,您就可以从噪音中挑选出您想要的信号。(而且 E&M 频谱非常嘈杂。)

所有这些 RF 的东西有时会让我头晕目眩,但我相信你在你的问题中混淆了一些概念。通道分离与 ISI 完全没有关系。ISI 是发生在相同频率上的效应。

当一个符号的多个副本在稍微不同的时间到达接收器并且这些副本开始与下一个传输符号重叠时,ISI 通常由多径引起。这具有“模糊”效果,使接收者感到困惑并使符号难以理解。

保护间隔有助于防止 ISI,它允许 RF 介质在发送下一个符号之前“安静下来”。较长的保护间隔有助于让 RF 介质有更多时间变得安静,但会因减少实际传输数据的时间量而降低性能。较短的保护间隔可提高性能,但可能会增加 ISI 的风险。

一个非常松散的类比,想想有人对着麦克风说话,然后两个扬声器发出声音。如果您在一个扬声器的声音传输中引入延迟,从而使单词开始重叠,这会使人们难以理解正在说的内容。如果那个人不停地做一个完整的演讲,所以单词不断重叠,可能很难理解。但是,如果他们在每个单词之间停顿整整一秒钟,会更容易理解,但要听懂演讲需要更长的时间。