主题：【原创】科普无线通讯 之 香农极限 -- ragtime
家园 花了再说.高人，能不能把信号处理方面的历史写一写？ 给我等又科盲又感兴趣的上一课
家园 遇到专家了，难得有人把我说明白，请教哈： - 这带宽是有限的，现在又弄什么WIFI又是VIDEO的，无线的信号量是越来越大。人口也是必然增加的。这不是矛盾嘛？有限资源无限开发和使用，总得有个头吧？最后是什么？会不会全世界人手一机，只能发短信了？那这3G啥的长远上讲不是穷途
末路嘛？
- 有一些数据传送量大，对误码率要求很高。我总觉得管它电线光缆有根线总是踏实，WIRELESS能满足这种需求嘛？
家园 蚂蚁兄说得很好，这里再补充一点 关于误码。其实所有通讯系统都存在误码，是一个概率问题，一定的信号噪声比对应一定的误码率。
光纤也一样。不论单模多模光纤都有其使用距离，原因就是因为超过这个距离，信号衰减过大，信噪比太低造成误码率超过标准。当然无线传输衰减比有线快得多，不过原理一样。
解决办法就是加入冗余字，采用自纠错编码。比如原本两个字的数据我用三个字来表达，这样其中任何一个错了就可以通过多出来的第三个字纠正过来。当然是这是代价的付出了代价的，数据传输率就降了下来。
家园 嘻嘻，哪能穷途末路涅。 GSM就那么几个频点,还不是用得好好的. 而且用户数量多了，手机的频率不是也上去的说(频点更多)。3G还使用了码分多址，不是频分多址，频带的利用效率更好了。另外，你的第一个问题还牵涉到无线网的网络规划和优化问题。以2G的GSM网络为例，假设一个小区(cell)只有一个频点，那么我可以通过硬件,如基站天线角度,高度以及功率来调整小区覆盖范围,也可以通过软件参数,比如接入门限什么的来限制接入的用户数量.只要满足本小区和周围相邻小区的频点不是紧靠在一起的邻频(这个又转回香农那里去了),就可以保证服务质量,频率也可以复用.简单画一个图.
1 3 2 1 3 2 1
每一个数字代表一个小区中的一个频点,这个序列是可以一直扩展下去的,频率也可以不断重复的.
另一个问题,误码率比有线的一般来说要高些.但是更完善的协议,合理的网络布局和无线终端上的硬件设备的进步可以有效的降低误码率.现在企业IT部门不给用无线的原因倒不是误码率,而是安全问题.
家园 可是根据香浓原理，您怎么干频带就那么宽阿？总有个头吧？ 家园 这个就要看半导体技术了 当你要用无线传输的信息越多，所需要的带宽就要增加。由于RF的硬件设备的频率响应曲线不可能做到在很宽的频率范围上有比较平坦的曲线，换句话说，离开所设计的频点后，频率曲线衰减很快。通常取频率响应曲线3db衰减处，这样就得出电路的带宽。所以当系统需要更多的带宽的时候，只有提升频点。GSM系统刚开始是900MHz，现在是1.8GHz 或者 1.9GHz，所以才可能有后面的数据业务，而不是单纯的语音。频点高了，transistor就需要有更快的频率响应。主要指标之一是peak cutoff frequency (peak fT)。一般电路的工作频点最大可在 peak fT的1/10处。最近transistor的技术进步很快，peak fT增加了很多。例如锗硅三极管的peak fT纪录已经到了350GHz。也就是说可以进行毫米波频段的产品开发了。毫米波频段再往上走(频率继续增加),就进入光通信了.
家园 不管啥技术频率越高功率越大辐射越大，对吧？无限增长是不可能的吧？ 家园 不是 目前对三极管来说,频率越高,电流密度越大.但是管子的尺寸现在是越来越小,所以总体的功耗还是下降的.而我前面说了,现在已有的三极管技术已经开始逐步支持毫米波频段的开发.目前离毫米波通信还有年头的路要走.
另外,新的半导体技术导致管子的噪声更小,从而可以使用更小的信躁比,这就意味着基站和手机的发射功率也可以降低.
如果哪一天,人类进入毫米波蜂窝网通信,那更是没有问题了.毫米波的衰减快,我们可以建造覆盖半径仅仅几十米的一个小区.这样功率控制也就更容易了.
再往下想,人类就进入光通信了吧.那个是很久以后的事情,早就不用现在这样的技术了.总之,你想的情况在我们的有生之年都应该不会发生.
家园 del - 复 del
家园 老兄可能记混了 多天线系统（MIMO）是下一代WiFi，也就是802.11n的关键，在WiMAX里面是optional，配角。
无线通讯系统的信道带宽和发射功率都受政府严格管理，没法随意加大。蜂窝大小也不好改，因为改了的话运营模型就要大改。这样剩下的只有天线技术一条了。所以比较新的无线技术都在引进多天线系统，把多天线，OFDM，加上时空编码。
不过采用多天线效果也有限，还有就是天线之间距离要分开，所以手机端受机体大小限制开发空间有限，比较合适用在基站端。
另一种多天线技术是波束控制，当初TDSCDMA的亮点之一，不过实际中做不出来，也就是吹吹牛罢了。这个东西因为需要高质量的信道反馈，在移动系统里很难作。
家园 斑竹，加精阿。这活地道。光缆通讯似乎还在开发光纤潜力。
目前基站天线好像是5米内最好都不要站人.
