為什麼手機發射功率這麼小而基站卻能收到信號?
基站幾十W發射功率,手機最大發射功率也不過2W,為什麼它們能通訊,而不會出現像上圖這種情況呢?
可以從幾個方面來看。
- 天線。基站使用的是高增益天線,具備雙集/多集接收能力,±45度雙極化,可以很好的「捕捉」到手機發出的微弱信號。一副好天線就像是基站的「順風耳」,手機發出的很微弱的「聲音」也能被接收到。
圖中就是一種常見的基站用定向板狀天線,長約1.2M,重約15Kg,可提供18dBi的增益能力,具備雙集接收能力。其實從體量上看就已經可以大概知道這傢伙的能力了。
- 接收機。基站主設備屬於商用工業設備,第一要求就是可靠和性能,在外觀、體積、重量、能耗、成本等等方面的要求相對於手機和家用無線路由器來說會寬鬆許多。因此基站主設備可以使用到比手機和普通家用無線路由器在接收能力上更為強勁的晶元器件和軟體演算法。比如Ericsson公司的RBS6601分散式基站產品組成部分之一的RRU(Remote Radio Unit,射頻拉遠單元)就包含以下部分:
? 收發器(TRX)
? 發射器(TX)放大
? 發射器/接收器(TX/RX)轉接
? TX/RX 過濾
? 電壓駐波比(VSWR)支持
? ASC、TMA 與 RET支持
? 光纖介面
其中的TMA(塔頂放大器)功能可以用於對上行信號(即手機發給基站的信號)進行低雜訊放大,從而在很大程度上改善上行接收質量(註:TMA為非必選功能)。同時RRU本身的LNA(低雜訊接收放大器)和接收處理單元等等部分也都是性能強勁,非手機和普通家用無線路由器可比擬的。
上圖是一款ZTE公司的TD-SCDMA分散式基站產品組成部分之一的RRU實物照片,手機以及普通的家用無線路由器和這個重達20kg有餘、功耗最高達數百瓦的「大鐵塊」在噸位上就已經不是一個Level了(不過如此全副武裝的原因更多還是為了能適應各種室外環境,比如防水還有更好的散熱等等)。
- 還有就是所使用的技術。比如使用了CDMA技術的3G系統比單純使用TDMA+FDMA技術的GSM多了擴頻增益,從而允許終端可以以更低的發射功率和基站進行通信。
如上圖,使用CDMA技術的系統和沒有使用該技術的系統的一個很大區別就是多了擴頻/解擴這個步奏,通過擴頻可以使原來相對高功率頻譜密度的窄帶信號展擴成一個低功率頻譜密度的寬頻信號,在接收端再進行解擴操作將擴頻後的信號恢復出來。CDMA技術的特性可以使手機以更低的發射功率進行工作的同時還能被基站更好的接收,比如WCDMA手機的發射功率可低至-50dBm(約10nW,而GSM手機在1800MHz頻段下最低發射功率為0dBm,約1mW)。這種信號甚至可以淹沒在雜訊中進行傳輸,具備一定的隱蔽性,因此早期也被用于軍事通信用途。同時CDMA中還使用Rake接收機對多徑信號進行合併處理(無論是基站還是手機都應用了Rake接收機,只是基站的更強點),使得原本微弱的信號能更好的被接收,這也是CDMA技術的優勢之一。另外CDMA技術還使用了上行軟切換,簡單說就是允許一部手機的信號被多個小區(cell)接收,然後由上層網元(比如RNC)進行選擇性合併,這也是「基站能更好的接收手機微弱信號」的一個體現。通俗的說就是採取CDMA技術系統的基站(WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA)接收能力要比GSM基站更強。關於CDMA技術的更多更專業、更細節的東西可以自行搜索和參閱相關書籍或者技術文檔。
最後就是基站君雖然性能強大,但是其同時間所能服務的手機數量也是有上限的,當同個小區(cell)下同時進行業務的手機超過一定數量,就可能會導致上行受限(比如CDMA系統的呼吸效應),此時部分手機的信號即使能被接收也無法被正確解調,從而造成無法進行業務的情況。如果手機距離基站實在過遠或者是物理環境阻隔太多,使得基站接收到手機的信噪比低於其所能解調的門限,也會造成業務無法順利進行。還有就是私人違法架設的一些所謂信號放大器之類的東西,由於其發射功率或者天線增益超標,導致基站接收到的信號功率過大,從而引起底噪的抬升,甚至阻塞了接收機,就像大家都安靜說話,就一個人大聲說話蓋過了所有人的聲音一樣,此時基站也無法順利解調出其他手機的信號了。所以基站也並不是每時每刻都能順利的接收並解調出手機的信號。
僅供參考。
能不能通信有兩個條件要滿足。
1.題主說的,要收到信號(貌似是廢話哎)
2.能解調,也就是接收到的信號要滿足最低的信噪比要求。
假設空間信道模型一樣,衰減也一樣,那最不一樣的地方就是:基站的接收靈敏度更好,換句話說就是可以容忍更差的信噪比。
基站接收端用上的濾波、LNA、VGA、ADC等等都比手機強。現在集成的晶元能力也比較強。
如果技術更先進,如當時的CDMA,可以使用擴頻增益等,那解調門限降低很多,發射功率也可以降低。
題主你可以這樣理解:
發射功率為A的手機,經歷了漫長的傳輸和損耗之後到達基站,已經變成了小小的A-B(雜訊什麼的)-C(隨路徑長度平方的導數正相關的一個量),卧槽快不行了要跪了,基站的大增益天線給它補了一口血,接收機低噪放又補了一口,信號活過來啦。
但是,如果傳的距離實在太遠,信號的功率跟雜訊差不多了,那就完啦,不太好分辨出來啦。這裡基站和手機的區別就體現出來了:基站分辨信號的能力更好一點兒,設備好嘛。
所以信號能否接收到的關鍵其實在於信噪比,而不是題主表達的意思。以WCDMA為例。終端發射功率最大為125mW(20.97dBm),而基站接收靈敏度為-124.67dBm(終端進行的業務類型不一樣靈敏度也不一樣,以語音通話為例),所以只要終端發射的信號到達基站時功率能達到-124.67dBm就能夠被基站解析。剩餘的功率就可以供信號的在前往基站的途中的各種損耗、增益進行抵消使用,當然基站也會周期性的控制手機發射功率,避免收到的功率過大對該區域內其他收集的信號解析造成干擾。
根據這個反推的思路,結合地理參數及Okumura傳播模型,就可以測算出基站在特定區域的基站上行覆蓋範圍,還是以WCDMA語音通話為例,郊區一般為2.2km,城區為0.6~0.87km。
所以手機的發射功率不小,再大就不適合手持了。
想讓別人看到你不一定需要你有多高大,別人視力好也可以。
2W 不小了。2W 的對講機在城市裡也可以有一公里左右的通訊距離。
上下行頻段不同,上行頻段低一點,少一點空間傳播損耗。基站性能強,相對手機更弱的接收信號也能解調。但是性能差異肯定會有,例如移動端處在海島基站信號覆蓋的邊緣,你能收到基站信號,但是基站收不到你的信號,就沒辦法建立通信了。
電信入門級選手。
總的來說是有這麼回事,不過日常生活中往往不會出現這類情況。
首先為了滿足通信需求,信號強度並不一定非要維持在一個很高的數量上。舉個栗子,維持lte通話的下限大約是-95~-85dBm左右(free space/手持通話)熟悉電磁波傳播的盆宇應該知道這是個小量級。因此我們並不是十分需要那麼大的下行功率(從bs到ms),因此,各種active power control機制可以被有效地採用,基站所發射的信號強度就會依據用戶使用環境相應變化。同等的,手機所發射出的射頻功率也並非定值,也舉個栗子,在cdma網路中,運營商常常採用的一個簡易power control機制是:P發射+P接受=-76,(栗中栗,假設某用戶手機接收到的信號強度,RSS,為-97dBm,根據這個-76準則,那麼該用戶手機的發射功率將被設定為21dBm。通常的手機製造商對於射頻發射功率的設計目標都是24.5dBm左右(cdma),因此儘管這是一個不怎麼良好的接收環境,但是維持正常通信還是稍有盈餘。)
好吧,其實都是扯淡…這些power control機制也是建立在充足的基站覆蓋(兼顧基站和手機的覆蓋範圍)上。最直接地說,要是用戶在城市裡,基站密度大,基本能保證不掉話。假設用戶在喜馬拉雅山脈,幾公里沒一個基站,那還是燒狼煙吧…
因為基站天線增益高, 系統雜訊低
這個不好說吧!
取決於基站天線的靈敏度
個人解釋,首先基站天線的位置比較高,由於900mhz是視距傳輸,所以天線高信號越好,其次取決於天線的增益,況且室內還有信號功放,所以即使功率很小也有信號
基站的建設覆蓋很廣的,平均300米,就有一個。 增益又高,所以不用擔心,基站會收不到。
上面很多都回答到了,是基站接收靈敏度比手持終端高很多,又有更大的天線,更大的接收放大器。
這個傳輸距離不但和功率有關,還和磁場環境有關,一般在城市裡面磁場複雜,建築物多但基站都在500米範圍內,郊外空曠環境下,2w最多可以傳輸5,6公里
那聯通基站和移動哪個好呢 ?
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