通信杂谈一、载波

载波

载波(Carrier Wave) 是通信系统中的一种基础信号,用于承载信息并将其传输到接收端。它是无线通信的核心概念之一,可以理解为一种“运输工具”,负责携带实际的数据在空中传播。

1. 载波的定义

载波 是一个具有特定频率和幅度的正弦波信号,本身不包含信息。

在通信中,数据通过调制(改变载波的某些特性)附加到载波上,这样载波就能携带信息。

比喻:

可以将载波想象成一辆货车,货车本身(载波)不包含货物(数据),但它负责运输货物。

2.载波的特性

频率:载波的频率决定了通信信道的位置,例如,蜂窝通信可能使用 700 MHz、1800 MHz 或 3500 MHz 的载波频率。

相位:载波信号的偏移。

幅度:载波信号的强度(功率),纵坐标的上下限

3. 载波在蜂窝通信中的作用

在蜂窝网络(如 LTE 和 5G)中,载波的概念体现在以下方面:

(1)主载波

每个蜂窝通信系统的基站分配一个或多个频率范围作为载波,用于数据传输。

例如:

LTE 使用 20 MHz 带宽的载波。5G 支持更宽的载波带宽(如 100 MHz 或更高)。

(2)多载波技术

现代通信使用 多载波技术(如 OFDM):将一个宽频载波分割成多个窄频子载波。每个子载波可以同时传输一部分数据。

优势:提高频谱效率,抗干扰能力更强。

(3)载波聚合

载波聚合(Carrier Aggregation, CA) 是 LTE 和 5G 的一项技术。

基站可以聚合多个载波(例如 20 MHz + 20 MHz),从而提供更高的数据速率。一般是每个小区一个载波,可以给一个UE分配主小区PCell 和 一个多个辅小区 SCell,当前网络2个载波的带宽已经足够大多数互联网场景(上限为2-4Gb/s)。UE可以向基站申请辅小区载波数量,建议上下行载波数量相同,如果只申请上行载波,而不申请下行载波,基站会拒绝配置,并把当前已有的辅小区去注册。

4. 载波与频率的关系

载波频率决定了通信信号在哪个频段上工作。

不同的频率段有不同的传播特性:

低频段(如 700 MHz):覆盖范围广,穿透力强,但数据传输速率较低。

高频段(如 3500 MHz 或毫米波频段):传输速率高,但覆盖范围有限,容易受障碍物影响。

5. 总结

载波是无线通信的核心概念,特点和作用包括:

提供传输介质,承载数据进行远距离传输。支持调制技术,将信息嵌入到载波中。实现频率复用,支持多用户通信。适应不同频率段特性,优化覆盖范围与数据速率。

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