快速走进通信世界 --- 基础知识扫盲

       想不到吧，家人们，博主好久没来更新文章了，而且这次更新的是关于通信工程的文章。博主确实以前一直更新关于编程的文章，只不过最近在学习一些新的知识，以后有机会了我还是会继续更新一些编程技术文章的。不过每一门技术都是互通的，一家亲的，学着学着会发现，通信和计算机网络那一块好多互通的地方。甚至以前学习过程中忽略的地方，在这里又学习到了底层原理实现的知识。博主会把自己的学习体验分享给家人们，将来也可以找博主私信怎么学习的呢~毕竟好久没写博客了，开始前，就多和家人们唠嗑。接下来我们开始走进知识的小船啦~

目录

入网网络主要构成

核心网

承载网

接入网

基站构成

4G基站(eNodeB)

5G基站(gNodeB)

方位角

下倾角

机械下倾角

电子下倾角

总下倾角

电磁波特性

特性一

同频强干扰

邻频小干扰

频差越大，干扰越小

特性二

数字信号&模拟信号

信号调制方式

自适应性

专业名词

RSRP

1mw & 1dbm的关系

干扰噪声

信号屏蔽仪

SINR

双工模式

FDD(频分上下行)

TDD(时分上下行)

TDD vs FDD

带宽

FDD表示带宽的时候用下行的带宽

速率

速率受哪些影响

Ping

中国移动频段表

4G

5G

室内分布系统(室分)

目的

传统室分

微蜂窝基站

功分器

干放器

新型室分(LampSite)

pRRU(微RRU)

RHub

优点

组网策略

设计原则

工参表解析

物理小区标识/PCI

4G PCI

4G PCI规划原则

5G PCI

5G PCI规划原则

思考

TAC

MCC

MNC

BAND

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入网网络主要构成

核心网

        核心网与核心网之间可以互相连通，这样核心网之间可以进行通信了，实际上，这种情况就是我们所说的互联网。

承载网

       承载网是各运营商构建的一张专网，用于承载各种语音和数据业务。这部分工作人员是宽带师傅比较多。

接入网

        所谓接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备。其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为"最后一公里"。实际上，无线网络优化工程师就是优化的接入网部分！

我们没必要去硬背这种定义，只要能看懂上面的图就可以了~

基站构成

4G基站(eNodeB)

光钎：里面是胶线，外面是镜子，因为光反射是几乎没有衰减的，光钎传输信号非常快。

家人们可以在百度上搜索实物图，或者在现实中去看，因为在这里发实物图，可能图片审核失败~

5G基站(gNodeB)

AAU：从直观上看是4G中的RRU+天线的结果，它的功能也就是收发电磁波、电光信号转换、降噪、放大。

CU：处理对时延要求低的信号，它可以放很远的地方，不一定放在机房，连接着核心网。

DU：处理对时延要求高的信号，也就是紧急处理的信号。

实际上DU和CU是4G中BBU拆分的结果，把功能更细化了。

方位角

正北方向为0°，顺时针旋转到该天线中心的夹角为方位角。

例如：120°的方位角。

上图的120度就是第一个天线的方位角。

下倾角

机械下倾角

抱杆与天线之间的夹角。

                                      

注意：机械下倾角不能超过10度，否则信号畸变会造成同基站下的邻区干扰。

那实际中我们就是有调下倾角超过10度的时候呢？我们怎么办？

电子下倾角

振子的扇叶可以上下扭动的，一般电子下倾角是通过后台电脑设置参数进而使扇叶扭动。

       当下倾角改变较大的时候，我们需要引入电子下倾角，通过改变共振天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向下倾。

总下倾角

总下倾角 = 机械下倾角 + 电子下倾角

所以回答上面的问题，当我们要大幅度调整下倾角时，可以调整电子下倾角来达到效果。

电磁波特性

电磁波有两大特性：

1、同频强干扰、邻频小干扰，频差越大，干扰越小。

2、同频发射功率下，频率越高，波长越短，覆盖距离越近；频率越低，波长越长，覆盖距离越远。

特性一

同频强干扰

       如果此时有两个1Hz(同频)的电磁波同时发射(不考虑外界环境因素什么的)，此时会完完全全重叠，那么两个波上携带的信息可能会相互干扰。这种情况就叫同频强干扰。

邻频小干扰

              

此时1Hz和2Hz的两个电磁波也可能有干扰，不过此时干扰小很多了。

频差越大，干扰越小

实际上我们使用两段电磁波的时候，他们之间的间隔(邻域范围)是15kHz。

        比如我是1Hz，下一个人若不想受干扰，则用15001Hz的电磁波，下下个人用30kHz以上的~

电磁波之间的频差越大，电磁波之间的相互干扰越小。

特性二

c(光速) = (波长) * f(频率)

因为c是定值，如果频率越大，波长越小；频率越小，波长越大。

我们观察下面不同频率的电磁波：

                 

我们发现高频率的电磁波波长明显变短了！！！      

        频率高则波长变短，覆盖范围变小了，那么需要更大的能量(发射功率)来支持超远距离传输。

此外，覆盖范围还受发射功率、障碍物阻挡等等影响。

        那么我们就会想，既然低频电磁波这么好，不用很大的发射功率就可以传输更远的距离，那我们都抢着用，但是实际上电磁波资源是有限的，我们国家对电磁波的使用进行了划分：

而且三大运营商也有自己的电磁波使用特权，电磁波可以说是很宝贵的资源。

数字信号&模拟信号

模拟信号：未经处理直接记录的信号。

数字信号：只用0和1表达，且只能在数字产品中存储和传输的信号。

        如果每200ms采样一次，此时用4~5个点来还原图形，可能会严重失真。但如果1ms采样一次的话，此时的点足够多，还原度就非常高。但是同时点越多，数据量越大，对通信系统考验越大。

我们把采样的点转换成对应的值，然后用数字信号或者模拟信号进行传输。

信号调制方式

我们如果发送一个信息给对方，比如发 "你好"。

此时通信系统会把你好转换成二进制数字进行传输，因为电脑只认识0和1。

假如"你好"转换成二进制是   00000 11111 传输的时候：

假如是1Hz的电磁波发送，1个周期可以携带1个比特位信息，那么10个比特位需要10个周期。假如一个周期是1s，那么一共需要10s。

       这样觉得是不是太慢了？那要是家人们给对象发消息的时候延迟这么大，万一和对象之间造成什么误会，那就尴尬了~

如何提高效率？

ps1：一次多用几个频率发送信号，比如用10个不同频率的电磁波发送信号，这时候只需要1s。这就好比在拥挤的道路基础上把道路加宽，同一时刻可以有更多的车辆经过。这种方式是加大带宽(博主后面再讲~)。

ps2：

我们发现一个周期的电磁波可以表示多种情况，然后用这多种情况来表示多种信息(用多个二进制位来表示一种信息)，那么进行排列组合可以表达多种含义。

是不是有点抽象，博主画个图来感受一下：

        我们把图像反过来又表示一种情况，波峰到波峰，波谷到波谷也同理。这时候每一种情况对应两个二进制位数字，四种情况正好对应所有排列组合。这时候我们重新发送上面的"你好"信息时：

这时候发现我们只要5个周期就把信息发过去了，比原来的速度快两倍。

我们把这种技术称：QPSK(一次可以传输2个比特位数字)

信号调制方式有：QPSK(2 bit)、16QAM(4bit)、64QAM(6bit)、256QAM(8bit)。

4G支持的有：QPSK(2 bit)、16QAM(4bit)、64QAM(6bit)

5G支持的有：QPSK(2 bit)、16QAM(4bit)、64QAM(6bit)、256QAM(8bit)

自适应性

那我们会不会想，既然高级别的调制方式传输速率快，那干脆都用高级的不就可以了吗？

        调制方式选择的级别越大，抗干扰能力越弱，因为波形分得太密集了，电磁波与电磁波之间区别越小，当有一点失真，那么频率还原的就不准确了。

所以选择对应的调制方式，要考虑自适应性。

        自适应性概念：当空口(也就是空中接口，属于电磁波一部分)质量好(干扰少，信号强度强)，采用高阶的信号调制方式(64QAM、256QAM)，传输速率快，抗干扰能力差；当空口质量差，采用低阶的信号调制方式，传输速率慢，抗干扰能力强；

注意：5G比4G的自适应性强3倍。

专业名词

RSRP

信号参考功率，即信号强度：发射信号被接收后还剩多少。

单位：dbm(毫瓦分贝)

取值范围：-140 ~ -40dbm

常见值(实际上取值)：-130 ~ -60dbm

-140 ~ -110 (差)

-110 ~ -95 (中等)

-95 ~-40 (好)

效果：值越大，接收信号越好

1mw & 1dbm的关系

为什么dbm为负值？

       因为手机一般接收到的信号很小，比如0.0000000001mw，这样表示非常不好看，但是经过换算，它是1除了10次10，那么对应减去10次10(从0开始减)，那就是-100dbm，这样就好看多了，所以dbm一般为负值。

干扰噪声

在通信系统中，不想听的信号的干扰强度。

信号屏蔽仪

有了上面的理论，我们不难猜测信号屏蔽仪的原理。

其实就是把信号屏蔽仪功率加大，干扰信号达到-40，把其他信号冲垮，但是很耗电。

SINR

也叫：信噪比(S/N)、信道质量、信号质量、空口质量。

工程上经常计算方式：sinr = RSRP - 干扰噪音。其中RSRP指的是主服务小区的信号强度。

取值范围：-40 ~ 40

实际上取值：-15 ~ 35

>10：好(就可以用64QAM以上级别的调制方式了)

<-3：差(只能用QPSK)

双工模式

FDD(频分上下行)

FDD是通过频率区分上下行的，上下行各用一段电磁波，独立完成上行和下行任务。

TDD(时分上下行)

TDD是通过时间来区分上下行。

TDD vs FDD

TDD相比于FDD更节省电磁波(这一点优势就非常重要~)。

FDD相比于TDD速率更快。

        FDD比TDD多一个通道，比如通道是20m，FDD上下行是分开的，上下行一起工作的话加起来是40m，而TDD是一个通道，即20m。

FDD系统覆盖距离也会远一些

TDD还要考虑上行和下行之间的转换问题，就会有干扰问题。

带宽

刚才我们介绍了它的含义~

4G系统的带宽有：1、3、4、5、10、15、20M

5G系统支持的最大带宽是：100Mbps(不是MHz，博主专门百度了~)

FDD表示带宽的时候用下行的带宽

比如，FDD：

上行：1MHz ~ 5MHz

下行：10MHz ~ 15MHz

此时FDD的带宽表示的时候用下行的带宽，也就是15-10=5MHz。

补充：提升速率最快的方法，就是加大带宽。同等带宽下，5G比4G传输速率快十几倍(5G的带宽比4G大5倍，不过实际上5G还有一些关键技术的革新，这个博主后面讲~)。

速率

比特率：Bit/s = bps。即每秒钟传多少个比特位。

此外还有KBit/s、MBit/s、GBit/s、TBit/s。它们之间的进制是1000。

字节率：Byte/s = Bps。即每秒钟传多少个字节。

此外还有KByte/s、MByte/s、GByte/s、TByte/s。它们之间的进制是1000。

比特率换算字节率，除以8就可以了，因为1个字节等于8个比特位。

速率受哪些影响

我们在优化网络的时候，核心就是在优化sinr。

Ping

时延，即端到端之间的时间延时。

中国移动频段表

这个的话是要求背的~因为在工作中我们大概率在中国移动工作，这时候这个频段表有助于工作~

这个博主也是花了好大功夫的，不过在背的时候可以找找规律，相信家人们可以做到的~

4G

容量层频段(主要吸纳业务量)：D、E、FDD1800、A

覆盖层频段(主要提供信号，保证大家有信号)：F、FDD1800、FDD900

5G

BAND：国际上电磁波频率范围，一个BAND表示一个范围。

室内分布系统(室分)

目的

1、增强室内覆盖

2、分担业务量

传统室分

微蜂窝基站

微蜂窝基站 = 宏基站的RRU + BBU + 供电

作用：电/光转换、降噪、放大无线信号的覆盖范围和传输距离 + 管理、控制、对信号的最终处理 + 提供电源。

功分器

分配电压。

干放器

信号放大器。

新型室分(LampSite)

pRRU(微RRU)

pRRU = 天线 + RRU的部分功能(降噪、放大)

功能：收发电磁波、降噪、放大。

RHub

RHub = 功分器 + 电/光转换 + 供电

优点

1、每一层一供电，供电不那么集中，当一层供电出问题的话不影响别的层，风险分摊了。

2、时延更低。信号从pRRu -> RHub电信号转换成光信号，后续传输更快。而传统的，如果微蜂窝基站在一楼，信号从顶楼通过天线传输，只有信号到一楼的微蜂窝基站才能转换成光信号。

3、组网成本更低、更轻便、更快捷。接口线一致，可以从就近的机房扯出一条线进行连接。

组网策略

室分采用E频组网。

室内采用异频组网。

注意：E1和E2属于异频！！！

设计原则

面试会问。

1、覆盖设计原则：保证90％以上覆盖区域的信号强度RSRP不低于-105dbm，且信噪比SINR要求大于等于3dbm。

2、外泄设计原则：室内覆盖信号应尽可能少的泄漏到室外，要求室外10米处应满足RSRP <= -110dbm或室内外泄的RSRP比室外主小区RSRP低10dbm(当建筑物距离道路不足10米时，以道路靠建筑一侧作为参考点)。

3、在满足以上条件下，手机应优先占用室内分布系统信号。

工参表解析

       我们在工作过程中，会经常和工参表打交道，我们来解析一下里面部分含义。另外，excel一定要熟练掌握哦~这样办公效率会大大提高~

工参表部分截图：

       每一个天线上可能有多个逻辑小区，一般认为，一段带宽就代表一个逻辑小区。工参表的每一行就代表逻辑小区的数据。

物理小区标识/PCI

终端手机只靠频点和PCI来识别各个天线。

4G PCI

范围：0~503(共504个)。

PCI = 模三值(0、1、2) + 3 * 小区组ID(0~167)

4G PCI规划原则

1、不能出现PCI冲突

2、尽可能避免模三干扰(因为模就3个值，无法避免冲突，但只要PCI不冲突就可以了)

5G PCI

范围：0~1007(共1008个)。

PCI = 模三值(0、1、2) + 3 * 小区组ID(0~335)

5G PCI规划原则

1、不能出现PCI冲突

(注：5G有自动解决模三干扰的特点)

思考

中国移动里就那么多频段，能避免同频同覆盖吗？不能！！

但是要尽可能减小干扰。控制他们PCI不冲突，进而来分别各个天线。

天线主要传输三种数据：数据(用户面数据)、控制(控制面数据，核心网发出的指令)、RS参考信号(时频同步用的，对准时间)。

                                     

我们在排列的时候计算模值，尽量不要对准同一覆盖区域。

TAC

跟踪区码，在这个运营商中具有唯一性，可以用来表示某一片区域。

MCC

国家码，用来标识国家的，我们国家码是460。

MNC

运营商码，中国移动是00。

BAND

国际上电磁波频率范围，一个BAND表示一个范围。

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