在這個(gè)領(lǐng)域工作了這么長(zhǎng)的時(shí)間了，可是我還是對(duì)這項(xiàng)技術(shù)感到驚訝的。不如設(shè)想一下，我們將信息保存在一個(gè)固定的位置，然后他會(huì)出現(xiàn)到另一個(gè)預(yù)期位置，兩點(diǎn)之間完全不需要任何物理連接。從第一個(gè)水晶無線覆蓋裝置到現(xiàn)在使用的GB級(jí)系統(tǒng)，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋技術(shù)依然在發(fā)展延續(xù)。

可能有人說：有這么神奇，像魔術(shù)一樣。當(dāng)然，無線技術(shù)并不是什么魔法，它實(shí)際上是一些非常平常的物理原理建立的無數(shù)復(fù)雜的工程。下面就說說無線網(wǎng)絡(luò)的工作原理。

我們首先從最基本的概念開始。我們都知道的一個(gè)物理概念是“電磁波譜”。這即是電磁波的載體，它是由一種相對(duì)較為簡(jiǎn)單的電子設(shè)備“振蕩器”產(chǎn)生。振蕩器會(huì)發(fā)出正弦波(還記得這是高中幾許課講的內(nèi)容吧?)，然后我們能夠調(diào)整振蕩器，使它產(chǎn)生具有特定頻率和振幅的電磁波。頻率是指所生成電磁波的振蕩速度，而振幅則是指電磁波的強(qiáng)度。這兩個(gè)指標(biāo)都受有關(guān)法規(guī)的限制--例如，在美國，聯(lián)邦通訊委員會(huì)擔(dān)任規(guī)則誰能夠運(yùn)用電磁頻譜中哪一些頻段(也稱為頻帶)，同時(shí)規(guī)則它們的用處與運(yùn)用環(huán)境。你可能也想到了，這兒觸及的法律問題能夠比一切底層的物理與工程設(shè)計(jì)還要復(fù)雜許多。

一旦有了正弦波，下一個(gè)任務(wù)就是將需要傳輸?shù)男畔⒕幋a并添加到電磁波上。這個(gè)過程稱為“調(diào)制”，而它是通過改變電磁波的物理特性實(shí)現(xiàn)的。我們修改振幅(如AM無線電)、頻率(如FM無線電)或電磁波相位，后者是指在任意指定時(shí)刻跨越360度周期它所在的位置。而且，我們還可以組合修改這些變量。例如，正交調(diào)幅就是組合使用了振幅和相位調(diào)制，它常用于衛(wèi)星通信、現(xiàn)代wifi覆蓋系統(tǒng)及一些蜂窩系統(tǒng)，如LTE。調(diào)制的技術(shù)越好，我就可以給電磁波加載越多的數(shù)據(jù)。這會(huì)產(chǎn)生某種形式的數(shù)據(jù)壓縮，因此可以通過所謂的“頻譜效率”實(shí)現(xiàn)更高的性能。發(fā)送這種經(jīng)過調(diào)制信號(hào)的最后一步是放大信號(hào)(增加功率)，然后通過天線將它發(fā)送到空中。本系列文章后面將會(huì)用更多篇幅介紹天線--無線電中最重要的部分。

無線網(wǎng)絡(luò)的工作原理還取決于其他因素

無線電并不只是涉及正弦波和電磁頻譜。在發(fā)送信號(hào)以后，核心問題即是所謂的“無線頻道”--盡人皆知，正是它將電磁波從一點(diǎn)傳輸?shù)搅硪稽c(diǎn)。這即是最復(fù)雜的一步。首要，無線波的功率會(huì)隨間隔快速地衰減(“平衰減”)--這意味著即便高功率信號(hào)也會(huì)削弱。因而，假定信號(hào)能夠抵達(dá)并且有足夠被檢測(cè)的功率，另一端的接收器也必需要足夠敏感，才能檢查到信號(hào)。假如信號(hào)太弱，那么它就會(huì)變得像噪音。目的是讓信噪比越高越好。

接下來，無線波還能夠被固體(“暗影衰減”)、主信號(hào)的回聲及反射(“多路徑衰減”或“雷利衰減”)或有意干擾(“阻塞”，在非軍事環(huán)境極少出現(xiàn))或無意干擾阻撓。Wifi覆蓋設(shè)備及其他運(yùn)行在共享未授權(quán)頻帶的體系必須運(yùn)用各種技能來防止遭到運(yùn)行在同樣未授權(quán)頻帶的其他并行(且合法)信號(hào)的干擾。不僅如此，這些體系還必須防止與管理部門規(guī)定的更重要的信號(hào)發(fā)生干擾。這兒防止干擾的最常用辦法是運(yùn)用各種形式的擴(kuò)頻無線電，它會(huì)將信號(hào)分散到很多不同頻率的頻帶中，從而以犧牲頻譜功率來提升可靠性。

最好的技術(shù)還未出現(xiàn)

可是，如果信號(hào)成功到達(dá)預(yù)期接收納(依據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際上無線網(wǎng)絡(luò)在大多數(shù)應(yīng)用程序中都能做到這一點(diǎn))，那么這些擴(kuò)大的信號(hào)就會(huì)被解調(diào)和轉(zhuǎn)換回初始格式。如今大多數(shù)wifi覆蓋通信都采用數(shù)字方式，這意味著我們只會(huì)發(fā)送1和0，因而我們就有能夠以各種形式去改善可靠性和功能，并且這個(gè)過程也相對(duì)較為簡(jiǎn)略。到如今為止，最少現(xiàn)已介紹了為什么現(xiàn)代無線體系能夠以較低的報(bào)價(jià)完成較高的功能了，例如，目前的802.11ac無線LAN商品支撐1.3 Gbps吞吐量，這似乎現(xiàn)已非常大了，可是將來還能夠呈現(xiàn)更高速度的商品。而所有這些都?xì)w功于我們現(xiàn)已有能力根據(jù)一些簡(jiǎn)略物理原理規(guī)劃和開宣布可靠且低價(jià)的數(shù)字無線體系。