你是否遇到過(guò)這些場(chǎng)景？
家里Wi-Fi穿墻后信號(hào)滿格但網(wǎng)速龜速？
藍(lán)牙耳機(jī)在商場(chǎng)突然斷連？
無(wú)人機(jī)圖傳在500米外畫(huà)面卡頓？
這一切背后，便是無(wú)線傳輸技術(shù)領(lǐng)域中的四個(gè)“隱形指揮官”在博弈，即：頻段、功率、靈敏度、空中速率。
在無(wú)線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化中，工作頻段、發(fā)射功率、接收靈敏度、空中速率是決定性能的四大核心參數(shù)。無(wú)線模塊傳輸性能的四大核心參數(shù)相互制約又彼此關(guān)聯(lián)，直接影響傳輸距離、數(shù)據(jù)吞吐量、抗干擾能力及系統(tǒng)能耗。本文將深入探討這四者的作用機(jī)制，并結(jié)合SUB-1G、2.4GHz、5GHz等典型頻段的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，解析其工程化挑戰(zhàn)與解決方案。
· SUB-1G（如433MHz、868MHz、915MHz）：波長(zhǎng)長(zhǎng)（0.3-0.7m），繞射能力強(qiáng)，穿透損耗低，能“繞”過(guò)障礙物（如穿墻、跨樹(shù)林），適合廣域覆蓋（如智能表計(jì)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）。但帶寬受限，理論速率通常<100kbps。
· 2.4GHz/5GHz（Wi-Fi/BT/ZigBee）：平衡覆蓋與速率的主流頻段，帶寬可達(dá)160MHz（Wi-Fi 6），支持Mbps級(jí)速率，但穿透混凝土墻體時(shí)衰減高達(dá)15-30dB，2.4GHz覆蓋廣但易“堵車”（藍(lán)牙、微波爐都搶道），5GHz車道多（帶寬大），速度快但穿墻弱（混凝土墻衰減30%）。那么藍(lán)牙耳機(jī)在商場(chǎng)為什么會(huì)斷連？——2.4GHz頻段被數(shù)十個(gè)Wi-Fi信號(hào)“擠爆”
· 毫米波（28/60GHz）：超大帶寬（GHz級(jí)），支持10Gbps+速率（如5G NR），但傳輸距離短（百米級(jí)），易受雨霧吸收，需波束賦形補(bǔ)償。
· 覆蓋vs速率：SUB-1G犧牲速率換取千米級(jí)覆蓋，毫米波反之。
· 干擾規(guī)避：2.4GHz頻段擁擠（Wi-Fi/BT/ZigBee共存），需動(dòng)態(tài)信道選擇（DFS）或跳頻（FHSS）。
· 法規(guī)限制：各國(guó)對(duì)ISM頻段的發(fā)射功率、占空比有嚴(yán)格限制（如FCC Part 15、ETSI EN 300 220）。
1. 無(wú)線傳輸功率與鏈路預(yù)算
發(fā)射功率（單位：dBm）直接決定有效各向同性輻射功率（EIRP），公式：
其中，
為接收靈敏度。提高
可擴(kuò)展傳輸距離，但受法規(guī)與功耗限制。
發(fā)射功率好比說(shuō)話的音量——聲音越大傳得越遠(yuǎn)，但太大會(huì)擾民且費(fèi)電。
2. 無(wú)線模塊傳輸功率的應(yīng)用場(chǎng)景
· 低功耗廣域（LPWA）：NB-IoT/LoRa采用17dBm（50mW），配合擴(kuò)頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)10km+覆蓋。
· 高速率短距：Wi-Fi 6 AP常配置23-27dBm（200-500mW），通過(guò)MIMO和OFDMA提升容量。
· 合規(guī)性挑戰(zhàn)：例如ETSI規(guī)定2.4GHz頻段EIRP≤20dBm，需在天線增益與功率間折衷。
接收靈敏度（單位：dBm）是接收機(jī)能解碼的最小有效信號(hào)功率，由噪聲系數(shù)（NF）、帶寬（BW）、信噪比（SNR）決定：
· 帶寬：帶寬加倍，靈敏度惡化3dB（如LoRa 125kHz vs. 500kHz）。
· 調(diào)制方式：高階調(diào)制（如256QAM）需更高SNR，靈敏度劣化。
靈敏度是接收機(jī)在噪音中捕捉微弱信號(hào)的能力——就像在菜市場(chǎng)聽(tīng)清別人的悄悄話。
· LoRa的“時(shí)間換靈敏度”：
用更長(zhǎng)的擴(kuò)頻因子（SF12）傳輸，速率降至0.3kbps，但靈敏度高達(dá)-148dBm（比4G強(qiáng)20dB！）。
· 5G手機(jī)的“抗干擾耳機(jī)”：
毫米波手機(jī)內(nèi)置AI降噪算法，從噪音中提取有效信號(hào)。
空中速率（PHY Rate，單位：Mbps）由公式?jīng)Q定：
· NSC：子載波數(shù)（OFDM系統(tǒng)）
· M：調(diào)制階數(shù)（如QPSK=2, 256QAM=8）
· CR：編碼率（如1/2, 3/4）
· TSYM：符號(hào)周期
· 提升速率：
o 增加子載波（Wi-Fi 6比Wi-Fi 5多4倍
o 高階調(diào)制（從QPSK升級(jí)到1024QAM）
o 提升編碼率（從1/2到5/6）
· 降速保距：LoRa采用SF12（速率0.3kbps）換取-148dBm靈敏度，比SF7（5kbps）提升20dB鏈路預(yù)算。
在頻段、功率、靈敏度、速率的相互制約下，無(wú)線設(shè)計(jì)常面臨“無(wú)線傳輸模塊通信距離——無(wú)線模塊傳輸速率——無(wú)線模塊能耗”不可能三角。未來(lái)，通過(guò)AI動(dòng)態(tài)參數(shù)調(diào)優(yōu)（如自適應(yīng)調(diào)制編碼）、超材料天線（提升增益與方向性）、聯(lián)合通信感知（環(huán)境智能感知）等技術(shù)，或?qū)⒋蚱苽鹘y(tǒng)邊界，開(kāi)啟無(wú)線模塊傳輸通信的新方式。
今天的分享就到這里啦，EBYTE每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動(dòng)化的發(fā)展，提升資源利用率，更多無(wú)線數(shù)傳模塊產(chǎn)品和無(wú)線傳輸技術(shù)資料，感興趣的小伙伴可以登錄我們的億佰特官網(wǎng)和企業(yè)公眾號(hào)（微信號(hào)：cdebyte）進(jìn)行了解，也可以直接撥打400電話咨詢技術(shù)專員！
相關(guān)閱讀：
1、無(wú)線傳輸中常見(jiàn)的數(shù)據(jù)碰撞處理方式
2、常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線傳輸技術(shù)有哪些？
