星星之火-17: 无线信道对信号的衰减无法避免, 如何应对？检错、纠错、交织与跳频

江南才子

1. 电磁波衰落现象

在无线通信领域，衰落是指由于信道的变化导致接收信号的幅度发生随机变化的现象，即信号衰落。
2. 衰落类型

传播损耗：电磁波在空间中传播的自然衰耗，这是电磁波常规的损耗。
快衰落：描述了信号幅度的瞬时变化，与多径传播有关，有也可能是突发性的电磁干扰，又被称为短期衰落、小尺度衰落。
慢衰落：描述的是信号幅度的长期变化，是传播环境，在较长时间、较大范围内，发生变化缓慢的结果，因此又被称为长期衰落、大尺度衰落，比如春夏秋冬季节的变化，引发的传播环境的变化。
3. 衰落的直接结果
接收端收到的电磁波信号，在解调、解码后的二进制数据有差错，与发送端发送的二进制不完全一样！
4. 应对方法
（1）物理信道编码
待发送的原始的二进制数增加冗余比特，在接收端利用这些冗余比特对成块的二进制比特进行检错和纠错。
信道编码的纠错和检错功能，有一个制约条件：就是出错的比特数不能太多，特别是纠错，如果出现大量比特出错，是无法纠错的。如何避免一个成块的二进制比特，在传输过程中有大量比特出错呢？
交织编码就是用来应对这个问题的！
（2）交织编码

把原始的成块的连续的二进制比特打散，分散到不同的时间发送，接收端再把不同时间发送的二进制重新组装在一起。
反过来说，如果网络中有一次突发性干扰，造成成块的二进制比特出错，这个成块的比特，在逻辑上是没有关联的，这些比特隶属于不同的逻辑块。对于每个逻辑块而言，实际上就是个别比特出错而已，可以通过物理信道编码和进行检错和纠错。
交织是通过编码，把逻辑上相邻的比特，分散开来传输，避免遇到干扰是，一批数据“全军覆灭”的风险。
详细可以参看：《图解通信原理与案例分析-15：2G GSM手机语音通话的工作原理--TDMA时分多址与GMSK调制》
（3）跳频技术
调频与交织类似，都是防止逻辑上有关联的成块二进制比特，在传输信道上遇到突发性的干扰，导致出错的比特过多，无法进行纠错。
如果信道有持续的干扰，交织是解决不了的，如下图所示；

但由于信道有持续的干扰，虽然采取了交织技术，接收端，去交织后，2，3，4一样出错，终究无法进行纠错。
跳频就可以很好的解决此问题。

跳频是按照某种预设的规则，在多个载频上，分时（不是同时，否则的话，就是占用多个信道了）错位使用不同的信道进行发送。这里的假设是，多个载波同时有干扰的概率大大降低。

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