Warum stören sich Funksignale nicht ständig?

Ich bin ein Neuling in drahtlosen Technologien und versuche zu verstehen, wie sie funktionieren.

Eine Sache, die ich nicht verstehe, ist folgende: Warum stören sich Übertragungen von verschiedenen Geräten nicht ständig gegenseitig?

Zum Beispiel lebe ich in einer dichten Metropolregion. Auf meinem Schreibtisch befindet sich ein Router und ein Laptop, der über WLAN mit ihm verbunden ist. Ich würde wetten, dass sich in dem Umkreis von 100 Metern um mich herum mindestens 100 weitere Router und mindestens 200 weitere Geräte (Laptops oder Mobiltelefone) befinden, die an die oben genannten Router angeschlossen sind. Sie kommunizieren alle zur gleichen Zeit miteinander. Wie können sich mein bescheidener Laptop und mein bescheidener Router gegenseitig Nachrichten senden? Wie kann mein Laptop, wenn mein Router eine Nachricht sendet, diese von all den Geräuschen auf diesen Frequenzen auffangen?

Diese Frage gilt auch für Telefonnetzwerke. Wie kann ein Telefon zuverlässig mit seinem Turm kommunizieren, wenn sich 500 Telefone in der Nähe befinden, die mit demselben Turm kommunizieren? Woher wissen sie, welche Daten zu welchem ​​Telefon gehören?

Vielen Dank für die Befriedigung meiner Neugier!

Oh, aber sie stören sich!

Es gibt verschiedene Mechanismen, die die gemeinsame Nutzung der Funkwellen durch die verschiedenen erwähnten Funkquellen ermöglichen - das Schlüsselwort ist Multiplexing in seinen verschiedenen Geschmacksrichtungen.

1. Frequenzbänder : Verschiedene HF-Geräte verwenden unterschiedliche "Frequenzbänder", die normalerweise von den zuständigen lokalen Behörden, z. B. der FCC oder der ITU, zugewiesen und geregelt werden. Dies wird als Frequenzzuteilung bezeichnet und ist von Land zu Land unterschiedlich, wobei einige allgemeine Trends zu beobachten sind. Die Empfänger sind so eingestellt, dass sie nur die Signale innerhalb des interessierenden Bands empfangen und verstärken, wodurch der Rest der Funkfrequenzen gedämpft wird. Dies ist Frequenzmultiplex .
   Beispiele :

   • GPS-Satelliten kommunizieren mit zivilen GPS-Mobilteilen auf den Frequenzbändern 1,57542 GHz (L1) und 1,2276 GHz (L2).
   • WiFi / Wireless LAN-Geräte verwenden in der Regel das 2,4-GHz- und das 5-GHz-Band, obwohl einige andere Geräte in bestimmten Regionen / Gebieten ebenfalls zugewiesen werden.
   • Einige RFID-Geräte verwenden das 13,56-MHz-Band
   • UKW-Radio-Unterhaltungskanäle verwenden normalerweise das Frequenzband von 87,5 bis 108,0 MHz (Europa, Afrika, Indien) oder Variationen in diesem Bereich, z. B. 76 bis 90 MHz in Japan.

2. Frequenzkanäle innerhalb der Bänder: Innerhalb der oben genannten Frequenzbänder verwenden einzelne Übertragungen / Geräte deutlich engere Kanäle oder Frequenzbereiche, häufig mit nicht verwendeten "Schutzbändern", um Interferenzen zu reduzieren oder Altkanäle zu vermeiden. Darüber hinaus werden Mechanismen wie die dynamische Frequenzauswahl (Dynamic Frequency Selection, DFS) verwendet, z. B. von 5-GHz-Band-WLAN-Geräten, um die Kanäle ordnungsgemäß und automatisch zu wechseln, wenn Interferenzen beobachtet werden.
   Ausgehend von dem obigen 2,4-GHz-Beispiel können WiFi-Geräte für einen von 11 (in einigen Ländern 14) Kanälen konfiguriert werden, beginnend mit einer Mittenfrequenz von 2412 MHz, wobei 5 MHz zwischen benachbarten Kanälen liegen, also 2417, 2422 usw. auf. Wenn also der WLAN-Router Ihres Nachbarn Ihre erheblich stört, können Sie jederzeit zu einem anderen Kanal wechseln, der nicht so aktiv ist.

3. Räumliche Vielfalt : Solange zwei HF-Quellen in Bezug auf die pro Gerät abgegebene Leistung räumlich ausreichend voneinander getrennt sind, ist die Interferenz unbedeutend. Die zulässige maximale Funkemissionsleistung pro Band wird ebenfalls von den Frequenzregulierungsbehörden reguliert und häufig individuell lizenziert.
   Selbst wenn zwei BlueTooth-Headsets in einem Gebäude denselben Frequenzkanal verwenden würden, wäre keine HF-Störung zu bemerken, solange sie bei der jeweils recht geringen Funkübertragungsleistung physisch ausreichend voneinander getrennt sind.

4. Codemultiplex - Frequenzsprung / Spreizspektrumübertragung: Bestimmte Arten von Kommunikationsgeräten verwenden dynamisch veränderte Frequenzen oder sogar eine Spreizspektrumübertragung über einen Frequenzbereich, um Störungen zu vermeiden. Die bekannteste derartige Anwendung könnte der CDMA-Mobilfunkdienst sein .
   Selbst wenn bei solchen Techniken eine Störung auftritt, bietet die Art des Mechanismus einen ausreichenden End-to-End-Durchsatz, um eine effektive Kommunikation aufrechtzuerhalten.
5. Zeitmultiplex : In jedem "Kommunikationskanal" (und dies ist nicht nur HF, sondern gilt auch für Kupfer oder Glasfaser) ist eine bestimmte Menge an Symbolübertragungskapazität vorhanden - auf der einfachsten binären Ebene, die dies sein kann Es können so viele "Ein" - und "Aus" -Bits pro Sekunde übertragen werden, während Techniken wie Quadratur-Phasenumtastung diese Kapazitäts- "Dichte" -Vielfach erhöhen. Somit ist es für Sendegeräte einfach, einen Kanal in Zeitblöcken zu nutzen, entweder mit einer "Drum-Master" -Schlagzeit und Zuweisung individueller Zeitschlitze zu jedem anfordernden Gerät oder durch irgendeine Form intelligenter Anarchie wie Kollisionserkennung und Neuübertragung (zB klassische Ethernet CSMA-CD).
6. Exotischere Methoden wie das Polarisations-Multiplexing : Diese werden am häufigsten in der Glasfaserkommunikation verwendet, sind jedoch auch in der Punkt-zu-Punkt-Funkkommunikation weit verbreitet. Denken Sie bei dieser Form der Kanaltrennung daran, dass jeder elektromagnetische "Strahl" bei der Übertragung auf eine bestimmte Ausrichtung polarisiert wird. Am entfernten Ende demultiplexen oder unterscheiden geeignet polarisierte Empfangsantennen zwischen den unterschiedlich polarisierten Signalen, wodurch mehrere räumlich übereinstimmende Funkkommunikationskanäle ermöglicht werden.

Das Obige ist in keiner Weise eine umfassende Abhandlung darüber, wie verschiedene HF-Geräte koexistieren können, aber es sollte ausreichende Schlüsselwörter für die weitere Suche enthalten, falls dies gewünscht wird.

Eine Anzahl von Techniken wird oft in Kombination verwendet.

• Das verfügbare Frequenzspektrum ist in eine große Anzahl von Bändern unterteilt, die jeweils unabhängig voneinander gesendet und empfangen werden können. So können Radiosender und Ihr WLAN ungestört von anderen (in der Nähe befindlichen) Radiosendern und WLAN-Geräten betrieben werden. (Frequenzmultiplex)

• Handys werden nicht umsonst CELL-Handys genannt: Jeder Handyturm bedeckt eine kleine Fläche (es ist eine Zelle). Nachbarzellen verwenden nicht dieselbe Frequenz, Zellen mit etwas größerem Abstand jedoch. Daher kann ein kleiner Satz von Frequenzen einen weiten Bereich störungsfrei abdecken. (Raummultiplex)

• Ein einzelner Handyturm kann eine Vielzahl von Handys bedienen (und Ihr WiFi-Gerät kann auch eine Vielzahl von drahtlosen Computern bedienen), indem Sie nacheinander mit jedem der beiden Handys sprechen. Es gibt unzählige clevere Methoden, um solche Gespräche zu synchronisieren. (Zeitmultiplex)

• Ein Handyturm kann zur gleichen Zeit und auf der gleichen Frequenz eine andere Nachricht an eine große Anzahl von Telefonen senden, indem er jede Nachricht mit einer für das Telefon eindeutigen Tastenfolge XOR-verknüpft und die Summe aller Nachrichten überträgt. (Codemultiplex)

Dies ist eine vereinfachte Antwort für Leute, die sich im Radio als Neulinge bezeichnen

Stellen Sie sich das Funkspektrum als Ihre HiFi-Anlage vor, die Musik spielt. Wenn Sie einen Grafik-Equalizer haben, können Sie den Ton des Audios auf obszöne Weise verändern, beispielsweise indem Sie die Lautstärke auf 1 kHz erhöhen - stellen Sie den 1-kHz-Regler auf Maximum und reduzieren Sie alle anderen auf Minimum - auf diese Weise stellt sich ein Radio auf eine Übertragung ein und schließt (weitgehend) alle anderen Bands aus.

Bei einem anderen Sender müssen Sie möglicherweise nur 500 Hz verstärken, sodass Sie den 500-Hz-Regler auf Maximum stellen und alle anderen auf Minimum reduzieren - was Sie hören, sind nur die Töne bei etwa 500 Hz.

Radios werden Übertragungsbänder zugewiesen und sie haben unterschiedliche Frequenzen, so dass es ziemlich einfach ist, nur den gewünschten Sender einzustellen.

Alle Wi-Fi-Geräte verwenden unterschiedliche Frequenzbänder - es gibt logische Regeln, wenn ein neues Gerät einem Wi-Fi-Router "beitritt" - ihm wird ein eigenes Frequenzband zugewiesen. Gleiche mit Handys etc etc ..

Sie müssen sich auch daran erinnern, dass die Ausgangsleistung eines Routers absichtlich begrenzt ist, so dass seine Reichweite zu einem begrenzten "Übersprechen" mit anderen Routern führt. Dies ist für alle Funkgeräte wie dieses gleich. Es stehen buchstäblich Hunderte (möglicherweise Tausende) Kanäle zur Verfügung, und wenn die Leistung für jede Geräteübertragung zu hoch wäre, wäre das System nicht möglich.

Es ist wirklich ein bisschen wie Goldlöckchen - es ist genau richtig angesichts der Einschränkungen der durchschnittlichen Mobilität des Geräts und der Anzahl der Geräte in einer bestimmten "Zelle".

Das inverse R-Quadrat-Gesetz kommt zur Rettung. Die Intensität des Signals in einem Abstand Rvon seiner Quelle ist proportional zu 1/R^2; Der Ton oder das WiFi-Signal wird sehr schnell ausgeschaltet, wenn Sie sich von ihm entfernen.

Betrachten Sie also Leute, die sich auf einer Party unterhalten. Sie können die Person vor Ihnen recht gut hören, und wenn der Geräuschpegel nicht wirklich hoch ist, können Sie sich wahrscheinlich ohne Verwirrung mit ihnen unterhalten. Sie werden möglicherweise von jemandem abgelenkt, der ein oder zwei Meter von Ihnen entfernt spricht. Möglicherweise müssen Sie Ihren Gesprächspartner bitten, gelegentlich ein paar Wörter oder einen Satz zu wiederholen. Aber Sie hören meistens nur ein leises Summen von Leuten, die in anderen Teilen des Raums sprechen, und meistens ohne großen Einfluss auf Ihr eigenes Gespräch.

Ohne mit meiner Antwort zu simpel sein zu wollen; Eine Person, die in ein Gespräch mit zwei Personen verwickelt ist, schaltet die Stimmeigenschaften anderer Personen unbewusst aus, um diese andere Person, die an der Party teilnimmt, besser und / oder spezifischer als andere Teilnehmer an der Feier zu hören.

Vergleichbar mit einem elektronischen Gerät mit DTMF-Dämpfer. Dabei entziffert das menschliche Ohr parallel zum menschlichen Kleinhirn (dem menschlichen Gehirn) den Ton, die Tonhöhe und die Intonation der gewählten Person, mit der sich das Individuum in sein vorderstes und prinzipielles Gespräch einmischt.

Genauso wie eine elektronische Schaltungsanordnung in Analogie dazu den korrekten Verbindungsweg (die korrekten Verbindungswege) abgrenzen würde.

Elektronisch wird dies erreicht, indem entweder eine CTCSS- oder eine DCS-Dämpfungskonfiguration oder möglicherweise eine Kombination aus CTCSS und kompatibler DCS-Logik verwendet wird, um die elektronische Harmonie einer kompatiblen Kommunikation zwischen einzelnen elektronischen Komponenten zu ermöglichen; wo man sich erinnern würde, dass jede elektronische Komponente ihre eigene elektronische Signatur hat; ähnlich wie die geschriebenen / gedruckten Unterschriften der Menschen.

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