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lte上网原理-LTE 上网原理

我上网那会儿,真没想过那光明明亮亮的信号,底下是像烧糊了的锅一样。 大家可能认定 Wi-Fi 和 4G/5G 忒复杂了,像啥“频分多址”、“正交频分复用”听得耳朵都要起茧子了。
实际上说白了,就是那些密密麻麻的格子和数字,人眼根本看不清楚,得用仪器看,要么干脆想象成给窗户贴了无数张密不透风的纱窗,哪位也别想进来。 我们手里握着那个叫手机的玩意儿,说白了就是个拿着小棍子的信号接收器,专门为了接收那些丢在空中的无线电波。
本来它们就在空气里游荡,是个自由散漫的群体。可手机得把身体塞进盒子里,耳朵贴在壳上,还得把屏幕亮起来。
这时候,手机本身就是一个庞大的天线,它得让周围那群游荡的无线电波,找到对的频率,把它们一个个吸过来。
这就好比你在广场上扔了一次“石头”,周围所有的人都在躲,你得让所有人的注意力都聚拢在那一块石头上,才能抓住它。 这个过程叫“解调”。石头的形状是固定的,可是里面藏着的信息是可变的。
要是是 3G 时代,那块石头大小差不多,上面刻着好办的指令;到了 4G/5G,这块石头大了,上面能刻更复杂的图样。手机的任务就是拿着那个小棍子,去把这些刻在石头上的信息,逐个读出来。 这里有个挺有意思的,就是那些“石头”是由啥样的人组成的。在早期的网络里,大家只能在固定的频率上通过,像你不能穿着西装去合租一间只有拖鞋的地毯。但目前不一样了。目前的网络,准你在不同的频率上通过。
这就好比在广场上扔石头,你本来只能让那些住在 A 区的邻居去听,目前你能够让住在 B 区的邻居也去听,就连能够让住在 A 区的邻居和住在 B 区的邻居一起听。 为啥会这样?出于你要把更多的信息塞进去,把更多的数据送出去。
这时候就需求一种智慧的办法,叫“正交频分复用”要么叫 OFDM。你能够把它想象成用不同的颜色向观众展示同一个故事。你能够让一局部人看红,一局部人看蓝,一局部人看绿,结局他们看到的是一模一样的故事,只是颜色不一样。 这听起来是不是有点乱?实际上不然。就像我们看那幅著名的《蒙娜丽莎》,在没有放大镜的时候,大家只能确定它是一幅画,并且画里有一个人。有了放大镜之后,大家才有可能看到是达芬奇画的,还是米开朗基罗画的,要么彻底搞错了。
可是画的内容,大家实际上都看到了。
这就像是在一个房间,你让所有人围坐一圈,每个人拿一个不同角度的手电筒照着同一个投影。别看每个人手里拿着的光源角度不同,但他们看到的阴影和色彩是一样的。 手机就是那个拿着手电筒的人。它得调整角度,让光能照进受体。
这时候,手机得拍板站在哪个角度,站在哪个频率上。
这就叫“寻址”。你站在哪个角度,光就照哪儿,大家都照得见。
这就叫“分集接收”,就是把大量个角度看同一个东西,然后让接收端把它们拼起来,变成一个整个、清楚的东西。 这就像是你去超市买东西,你手里拿着三张票,每张票上的价格都不一样,并且工夫都不一样。
有人早上买,有人下午买,有人晚上买。
要是你只盯着上午那张票看,你只能买到早上卖的那件东西;要是你只看下午那张票,你就买不到早上卖的那件。但你只要拿着这三张票,你就能买到所有三种东西。
这就是多重接入,多股水流汇成一股大水流。 再说说那些数字。你知道手机屏幕上那些密密麻麻的 0 和 1 吗?那是二进制,是计算机的语言。手机里的软件,那些游戏,那些短视频,都是这些 0 和 1 在跳舞。手机的任务就是把这些跳舞的 0 和 1,变成清楚的图像和声音。
这就像是一个魔术师,手里拿着一个红布盖着的盒子里装着的 0 和 1,他把盒子打开,让观众们看到里面的东西。他得通过一系列的动作(调制),把里面的 0 和 1,变成颜色、形状、声音。观众这时候看到的,是一个彩色的画面、一个动听的旋律。 目前你是魔术师,那是观众,手机是盒子。 那么难题来了,观众如此多,盒子又如此小,如何装得下如此多东西?这就害得了所谓的“频谱效率”。你能够看看新闻里那些基站图,那些密密麻麻的格子,那啥叫?那是把有限的空气空间(频谱)切分出来,让每个人都能分到一块归于自己的领地。 这就像你把一块大布撕成无数小块,每个人手里拿着一小块,做着自己喜爱的事件。
这时候,要是每个人拿的布块大小都一样,那大家别看都忙,但哪位也不抢哪位;但要是大家拿的布块大小不一样,那大家就会抢着要那块大的。
这时候就得去管理了,得有人指挥,得规定规则。
这规则就是“调度”。基站这个指挥家,得根据大家的需求,拍板哪位拿多大的布,拿在哪儿。 这实际上是个挺复杂的数学题,得平衡各种因素。
比方说,万一你拿的布块忒大,隔壁的人拿小布块,会不会挤到?万一你拿的布块忒小,别人拿大布块,会不会认定你占便宜?这时候得用算法去算。 还有,手机得不断在移动。你在步行,你在开车,你在飞。
这时候,你拿着的那个布块,实际上也在动。
那如何办?这就叫移动办公,要么叫移动网络。
这时候,基站就得跟着你跑,要么得想办法,让你别看拿着那个布块在动,但接收端能稳稳地抓住它。
这就叫“波束赋形”。 这就好比你拿着一个魔方在口袋里转,大家都在看,但你得让这些看魔方的人,心里清楚你手里到底转的是啥。他们得知道,你手里这个魔方上是只有红色的一角,还是红蓝白三色。
要是让他们只看红色的一角,他们可能看一堆废铁;要是让他们看全貌,他们可能看得清。
这时候就得有个“聚光灯”,指着你的魔方,让大家聚焦在那个角上。 这实际上就是所谓的“内容感知”。目前的手机,就像是有个超级了得的分析师,它得根据你的环境、你的流量、你的用电情况,拍板给你展示啥内容,要么如何展示内容。 这就像是你去游乐园,你刚进门,可能看到的是过山车,那速度挺快,刺激。等你玩累了,可能看到的是摩天轮,那速度慢,挺浪漫。
这时候,游乐园得知道你的需求。它给你发个提示:“你目前想玩刺激的吗?”要么 “你目前想玩浪漫的吗?”然后你就选对了那个项目。 这就是移动通信。你没有固定的路,你要去的地方在变,你要走的路线也在变。
可是,你手里那个接收信号的玩意儿,务必时刻预备好,随时能捕捉到信号。 这就像是你手里有个网,不管你在天上飞多高,在海底潜水多深,这个网都得展开,你得能捞起那些漂在空中的小石子。你要知道在哪捞,如何捞,捞上来赶明儿如何装。
这就要靠那个“基站”这个指挥家了。 基站就是个老好人(别看有时候脾气也坏)。它得在天上飞,得跟着你的信号跑。它得算出你目前的坐标,算出你手里的信号躺在哪个格子里,然后把它“点”出来。它用各种算法,把那些乱七八糟的信号,筛选掉那些不好的,保留那些好的。 这就好比你在一片森林里迷路了,前面有狼,后面有老虎,但你手里拿着个指南针。指南针得告诉你,哪边是北,哪边是南。
然后它还得告诉你能不能走到那里,能不能保险到达。它得估算出你的体力,你的速度,你的负重,然后告诉你:“你大约要走十公里路,大约用两个小时,到那里会有个补给点。”你心里有了个底,你才知道该往哪边跑,该在哪加油。 这就是基站做的。它帮你导航,它帮你算路,它帮你判断能不能到。它不直接扔给你一张地图,出于它那张地图可能对你来说忒碎了,要么忒复杂了。它给你发个信号:“前方一百米有加油站,前方五百米有个路口。”它给你发个导航。 这个过程,就是所谓的“连接”。你连着基站,基站连着网络,网络连着整个世界的信息流。 那网络里有啥呢?信息。数据。视频。语音。 这些数据是如何进来的?它们从四面八方飘过来。
有人打电话,有人上网,有人发微信,有人拍视频。每一个动作,每一个声音,每一个画面,都变成了一串代码,变成了一串 0 和 1。
然后它们被打包,被压缩,被加密。 打包的时候,你得寻思如何存,如何传。压缩的时候,你得剔除那些富余的信息,不然 bandwidth 不够用。加密的时候,你得防止别人偷看,防止别人篡改。 这就好比你在把一堆乱七八糟的书本,装进一个货柜里。你得把书按顺序排好,把能装进同一个货柜的书放在一起,把能装进同一个车厢的书归到同一个车厢。你还要给这些书贴标签,标上它的 ISBN 号,标上它的重量。
不然你如何知道哪个车厢该装哪个书?你如何知道哪个车厢该装重的书,哪个车厢该装轻的书? 这就是频谱效率在起功能。 再说说那些复杂的算法。你知道为啥会有那么多公式吗?出于现实世界忒复杂了。信号一直在变,一直有噪声,总有干扰。
有时候信号挺强,有时候信号挺弱,有时候信号断了,有时候信号有多重。 你得处理这些情况。你得算出,当信号挺强时,我应当用啥样的波形,用多大的功率,才能既看清,又省电。你得算出,当信号挺弱时,我应当用啥样的波形,用多大的功率,才能勉强传那会儿,还不能把信号带偏。 这就像是一个飞行员在飞,周围有风,有雨,有雾。他得想办法飞那会儿。他得看风向,看气流,看湿度。他得调整机翼的角度,调整发动机的推力。他得计算出,要是他目前往右飞,能不能避开那个雨点,能不能穿过那个云层。 这需求大量的计算。他得在脑海里算出成千上万种可能的未来。
然后,他选出一个最优的方案。 这就是所谓的“信道编码”。他要在噪声挺大的情况下,也能准无误地传那会儿。他得给收到的信号加上一些冗余信息,就像在信里写个“抄写员在下面”。你抄写员得把那些信息再抄一遍,要么再算一遍,确保你收到的是对的。
要是抄写员写错了,那就算再离谱的信号,你也得知道那是错的。 这就是所谓的“分集接收”和“接力”。你能够通过多个路径,通过不同的频率,通过不同的基站,把这些信息,再传过来一次,再传那会儿一次。就像你在路上走错了路,前面有块石头,后面有块石头。你路过中间的时候,刚好捡到了路标。
那个路标是一块石头。你把路标捡回来,把它放在路边。
这样你下次路过,就不会被那块石头绊倒了。
这就是分集组合。 并且,目前的网络,不光你一个人的路,还有其他的。你周围的基站也在帮你。
这就像是一个路标,不仅在你脚下,在你头顶,在你旁边,都在帮你。它们形成一个网,把路标连起来,把你连起来。 这就叫“密集组网”。你在一个小区,你就被好几个基站包围着。你只要顺着其中一个基站的路标,就能被其他基站的路标接住。
这就像你在考场上,旁边有监考老师,前面有班主任,后面有值日生。
只要你心里清楚走哪条路,哪条路是直的,哪条路是弯的,你就能顺利拿到那张卷子。 这就是所谓的“多站协同”。 好了,咱扯远了。关于 LTE 上网原理,实际上就如此多。 核心就是:手机像个手持天线,拿着小棍子去接收空中的无线电波;这些无线电波里藏着各种各样的信息;基站像个老好人,带着复杂的算法,去指挥这些信号,把它们从四面八方汇聚成一个整个的、清楚的、你能看懂的画面。 在这个过程中,你不用管那些复杂的数学公式,也不用管那些枯燥的术语。你只需求知道,你目前能连上网,是出于你的手机听懂了基站说的话,基站听懂了你的手机的需求,而那个略微有点乱的画面,实际上就是无数个无线电波在空气里浩浩荡荡地跳舞,最终汇聚在你眼前的这一刻。 这就是移动通信,这就是 4G/5G,这就是你目前的网速。它看似光怪陆离,实则不过是无数个信号在空气里耐心地等待,等待着被解读,等待着被连接。 就像你在超市里,看着那些货架,看着那些商品,看着那些价格牌。你不需求知道这些商品背后是如何造出来的,也不需求知道它们是如何通过那些看不见的管道,从工厂运到你手里的。你只需求知道,这些商品目前在你手里,是真的,是存有的。
这就是连接。 这就像你手里的手机,它是个容器。容器里装着代码,装着图像,装着声音。它通过无线电波,把这个容器里的东西,从遥远的地方,传输到你的口袋里。 传输的过程,就是基站发出的那些信号。基站像个有意识的导航员,它知道你在哪儿,它知道你想去哪儿。它把那些数据,打包,压缩,加密,然后发射出去。 你接收到的信号,就是那些数据。它们被拆分成一个个小块,被一个个信号流传输那会儿。每个信号流,实际上都是一个独立的通道。它们之间互不干扰,互不冲突。出于它们频率不同,它们工夫不同,它们空间不同。 这就叫“多址接入”。 这就像你家里的某个房间,你打开手电筒,光线照进来。隔壁房间的人,他也打开手电筒,光线照进来。
这些光线在空气里相遇,它们互相覆盖,它们互相遮挡,它们互相穿透。 这时候,你只能看到那些光亮的地方。
你看不见那些暗下去的地方。你只能看到那些被光亮的地方,被照亮了。
这就是接收到的信号。 这些光线,就是数据。 它们有颜色,有亮度,有形状。 它们确实是在打架,有重叠,有冲突,有覆盖。 但它们最终,汇聚成了一个整个的画面。 这就叫“维普斯”(Vicious)。 各位,这就是 LTE 上网原理。 它不是高深莫测的玄学,它不是神秘的魔法,它就是一个好办得不能再好办的道理:信号,汇聚,接收,然后,变成图像,变成声音,变成你眼前的世界。 这就像你站在雨中,看着雨水打在脸上。雨水是信号,雨水是数据,雨水是信息。你不需求去算那些复杂的公式,你只需求感受那些雨水的落点。 这就像你站在广场上,看着人群。人群是信号,人群是数据,人群是信息。你不需求去算那些复杂的公式,你只需求关切那些人群的反应。 这就像你站在广场上,看着那根标志杆。标志杆是信号,标志杆是数据,标志杆是信息。你不需求去算那些复杂的公式,你只需求关切那份高度。 这就是移动网络。 这就是 LTE。 这就是你身边的世界。 它藏在那些看不见的格子子里。 它藏在那些闪烁着的数据包里。 它藏在那些跳动的信号里。 它在你手里。 它在你眼前。 它在你身后。 它在你附近。 它无处不在。 这就是 LTE 上网原理。 它不是高深的学术,它是生活。 它就是那些信号,它们是那些光,它们是你手里的手机,它们是你眼前的世界。 它们汇聚在一起,你看到了它们,你听到了它们,你感受到了它们。 这就是 4G/5G。 这就是你目前的网速。 这就是你目前的连接。 这就是你身边的世界。 它就在你身边。 它就在你手里。 它就在你眼前。
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