2. 无线通信基础

蜂窝、Wi-Fi 与 GNSS 之所以能够“共存”在同一台终端里，本质上是因为它们共享同一片物理世界——电磁波频谱，却用不同的调制、多址和双工规则去“瓜分”这段频谱。理解这四件事，是后续分析干扰、隔离度、滤波器与共存设计的起点。

一、电磁波频谱：共存问题的物理源头

无线通信把信息加载到电磁波上，频率决定了传播特性、天线尺寸和可用带宽。频率越低，绕射能力越强、穿透损耗越小，但可用连续带宽越窄；频率越高，带宽资源越丰富，但路径损耗和遮挡敏感度显著上升。蜂窝、Wi-Fi、GNSS 被分配在不同频段，正是这种物理规律与业务需求折中的结果。

对共存设计而言，关键不是“频率数字”，而是频段之间的相对位置与保护带。当两个系统的发射频谱边缘、接收通带或谐波落点发生重叠时，就会产生邻道干扰、阻塞或杂散干扰。下表列出本课程最常涉及的几类频段及其共存关注点。

二、调制解调：把比特搬上电磁波

调制是把数字比特映射为载波的幅度、相位或频率变化；解调是接收端从含噪波形中恢复比特。常见数字调制包括 ASK、FSK、PSK、QAM 等。阶数越高，单位带宽承载的比特越多，但对信噪比和线性度要求也越高。

在共存语境下，调制方式影响两件事：一是发射信号的频谱形状，二是接收机对干扰的容忍度。例如高阶 QAM 对带内干扰非常敏感，而 GNSS 使用的扩频调制（如 BPSK、BOC）虽然信号功率极低，却依靠扩频增益在噪声中提取信号，因此对宽带噪声和窄带阻塞的敏感机制与蜂窝完全不同。

三、多址接入：让多个用户共享同一段频谱

多址接入解决“多个用户如何共用同一频谱资源”的问题。常见方式包括 FDMA（频分）、TDMA（时分）、CDMA（码分）和 OFDMA（正交频分多址）。蜂窝从 2G 到 5G 的演进，本质上是多址方式不断细化资源粒度的过程：从频段到时隙，再到子载波和资源块。

Wi-Fi 则采用 CSMA/CA 竞争接入，多个终端在共享信道上“先听后发、冲突退避”。这与蜂窝的调度式接入形成鲜明对比，也决定了 Wi-Fi 与蜂窝在同一终端内共存时，需要协调收发时序，避免自干扰和信道抢占。

四、双工方式：收发如何分道

双工方式决定收发链路如何共享频谱与时间。FDD 用不同频率分别承载上下行，需要双工器隔离收发频段；TDD 用同一频率、不同时隙承载上下行，需要精确的收发切换与保护间隔。蜂窝、Wi-Fi 和 GNSS 的双工属性差异，是共存设计中最容易出问题的环节。

五、案例：手机同时开启蜂窝、Wi-Fi 与 GNSS

以一部同时开启 5G 蜂窝、Wi-Fi 和 GNSS 导航的手机为例。蜂窝上行发射功率可达 23 dBm 量级，而 GNSS 接收信号可能低至 -130 dBm 以下，两者相差超过 150 dB。若蜂窝发射的谐波或宽带噪声落入 GNSS 的 L1 频段，即使只有极微弱的泄漏，也足以让 GNSS 失锁。

工程上通常采取三类措施：一是频段规划，让蜂窝发射频段与 GNSS 接收频段尽量远离；二是滤波与双工器，在发射链路抑制谐波、在接收链路抑制带外阻塞；三是时序协调，在 GNSS 采样窗口内让蜂窝发射进入静默或降低功率。Wi-Fi 与蜂窝的共存则更多依赖天线隔离、时分协调和信道选择。

六、常见误区与复盘

• 误区一：频段不重叠就没有干扰。谐波、互调、宽带噪声和接收机阻塞都可能跨频段造成影响。
• 误区二：只看发射功率，不看接收灵敏度。GNSS 的脆弱性来自极低接收电平，而非发射功率本身。
• 误区三：忽略双工方式差异。TDD 的收发切换会引入瞬态频谱扩展，FDD 的双工器隔离不足则会造成收发互扰。
• 误区四：把多址方式当成纯协议问题。OFDMA 和 CSMA/CA 的资源占用方式，直接决定共存时的时序冲突概率。

共存设计检查清单（示例）
1. 列出所有系统的发射频段、接收频段与功率等级
2. 计算谐波、互调落点是否进入他系统接收带
3. 评估天线隔离度与滤波器抑制量
4. 确认双工方式（FDD/TDD/单向接收）与时序关系
5. 在整机、手持、金属遮挡等场景下实测验证