無線網絡信號傳輸與信號損傷的研究

郭 強

（安陽工學院 計算機學院，河南 安陽 455000）

0 引言

相較于有線網絡，無線網絡具有靈活、方便的特點，正是這種特點使無線網絡契合了當今人們的生活方式，使得無線通信技術和移動終端設備得到了迅速的發展，涵蓋了無線個域到無線廣域網的各種應用，以及Ad Hoc網絡、無線傳感網等無線網絡的特殊形式。但同時無線網絡也存在自身的不足，最明顯的缺陷是無線信號的傳輸容易受到外界因素的影響導致信號的衰減和損傷，有時會嚴重影響信息的傳輸效果。在這里通過討論無線通信的不同方式和影響信號傳輸的因素，對無線網絡的特點進行分析，為無線網絡的下一步發展方向進行展望[1]。

1 無線信號傳播

由于無線信號依靠電磁波進行傳輸，以空氣為傳輸媒介，在日常生活中的電磁波按照波長的不同可以劃分為不同的傳播形式[2]。主要包含一下幾種。

1.1 地波傳播

顧名思義，地波傳播無線信號讓無線電波沿著地球的輪廓向前傳播，地波的傳播距離可以非常的遠。所以這就要求地波的頻率控制在一定的范圍內，一般波頻是在30-3MHz之間，是為了防止信號穿透大氣層，導致信號強度的衰減，地波的傳播主要是利用了電磁波傳播時產生的電流，所以引起的波前上傾的原理，另一個原因是衍射的作用幫助信號能夠繞過障礙物的阻隔。

1.2 天波傳播

那么與地波相反，天波的傳輸需要依賴于大氣層之外的設備來完成，最常見的是衛星，所以就需要電磁波信號能夠穿透大氣層，到達衛星進行信號的轉發，一般信號的頻率是在3-30MHz之間，像日常生活中的衛星電話、衛星電視則主要依靠天波進行信號的傳播。

1.3 直線傳播

直線傳播信號是當前我們日常生活中因夠用最為廣泛的一種無線信號傳播方式，直線傳播的方式的傳播距離較短，在一個可見的直線范圍內，信號的頻率通常是在30MHz之上，因為這個頻段的信號無法通過地波或天波的形式進行遠距離的傳輸，繞過障礙物阻隔進行傳播的能力也很有限，因此對于傳播的路徑要求相對較高。

2 無線信號的損傷

影響無線通信發展的一個主要因素是無線信號的傳播極易受到外界條件的影響，由于傳播媒介為空氣，因此傳播環境的不確定會嚴重影響信號的質量，甚至會導致有些信號的傳輸結果成為無效。

因此要了解影響無線信號的因素有哪些，怎樣影響了信號的質量，才能夠針對性的提出解決方法。下面來了解影響信號質量的主要因素。

2.1 信號衰減

信號傳播過程中強度的衰減是一個無可避免的自然現象。任何一種形式的能量在傳播的過程中都會隨著時間和傳播距離而強度減弱，在無線通信的環境下，最低的限度是接收端接收到的信號不能夠是真，是一個有效的信號，往往應用環境的不同對信號質量的要求也不一樣，例如對音頻信號的容忍限度就要比文字信號要高。一般選擇在傳播路徑上添加i信號放大設備來應對這個問題。

2.2 空間損耗

在隨著傳播距離的增長，信號會進行發散，導致信號強度的衰減，在遠距離的衛星通信中尤其嚴重，一般來講信號的衰減遵循下面的規律。

Pt為傳送天線端的信號功率，Pr為接收天線端的信號功率，l為波長，d為兩個天線間的傳播距離，c為光速。因此可以看出傳輸距離d與信號衰減的關系。

但是往往我們使用的天線都具有信號增益的功能，再考慮了這個因素之后，信號的衰減則遵循

其中At，Ar分別為發送和接收天線的有效接收面積，對比這兩個公式可以發現，信號的頻率對信號的衰減產生了完全相反的影響，因此在高頻信號傳播中，受到天線增益的影響，信號的衰減在減小。

2.3 噪聲

噪聲指的就是有效信號之外的信息被添加到了所傳遞的信號當中，那接收端接收到的信息就會不準確，例如打電話時的雜音。噪聲的產生主要是因為電子設備和傳輸媒介中的溫度變化引起的，成為熱噪聲。熱噪聲是不可避免的，熱噪聲的大小與溫度程正相關。所以希望噪聲對信號的影響控制在可接受的范圍內，通過信噪比來度量，即信號強度與噪聲強度的比值。

除此之外，影響無線信號的強度的因素還有很多，例如信號波的折射，移動環境中信號的多路徑傳播等，都需要采取對應的方法來保證信號的質量。常用的方法包括信號編碼、使用擴頻技術、進行信號的差錯控制等。

3 結束語

無線的廣泛使用給生活帶來了巨大的便利，同時也對無線通信技術提出了更高的要求，因此對無線網絡通信的探索還有很長的路要走。

［1］魏急波，王杉，趙海濤.認知無線網絡：關鍵技術與研究現狀[J].通 信 學 報，2011(11).

［2］郭宇宸認知無線網絡關鍵性能分析[J].北京郵電大學,2014.