【题目编号】MC1-0711
【题目】多径传播对 UHF 或 VHF 波段数据通信的影响是:
【答案】A
[A]可能使误码率上升
[B]如果是 FM 通联,则影响微不足道,不可察觉
[C]随着传播路径的增加,数据通信速率线性减小
[D]随着传播路径的增加,数据通信速率线性增加
考点速览
这道题问多径传播对 VHF/UHF 数据通信的影响,答案是可能使误码率上升。关键词是"数据"两个字:模拟话音对多径有一层天然的容忍度,数字信号一旦被前后码元搅在一起,判决就会出错。要把这道题答对,关键在分清多径对模拟与数字两类业务的伤害方式。答案选 A。
多径把码元搅成一团
超短波在城市、山区、室内等环境里很少只有一条路径到达接收天线。直射波之外,还有建筑物、山体、水面甚至云层反射过来的波,它们走的路程更长,到达时间更晚,相位和幅度也各不相同。这些波在接收点矢量相加,结果有时增强、有时削弱,这就是多径传播(multipath propagation)。
对数字通信而言,最要命的是时间上的错位。设最晚到达的那条路径比最早到达的晚 τ 秒,τ 称为时延扩展(delay spread)。如果码元周期短到与 τ 差不多甚至更小,前一个码元的尾巴就会拖进后一个码元的判决区间里,形成符号间干扰(intersymbol interference,ISI)。接收端在采样时刻面对的是好几个码元的叠加值,判决自然容易出错,误码率(bit error rate,BER)随之抬高。
另一重效应是频率选择性衰落(frequency-selective fading)。相干带宽大致是时延扩展的倒数,信号带宽超过相干带宽时,通带内的不同频率分量受到的衰落深浅不同,波形出现畸变,均衡器再努力也难以完全还原。若信号带宽远小于相干带宽,则退化为平坦衰落,表现为整体幅度起伏,对判决的影响相对缓和。
对抗手段在工程上已经很成熟:接收端加均衡器补偿时延失真,采用扩频或正交频分复用把单路高速数据分散到多个窄带上,用空间分集或天线阵列把不同路径的副本合并,或者干脆降低码速、拉长码元周期,让 ISI 退到可接受的程度。
逐项辨析
选项 A 正确。多径带来的符号间干扰与频率选择性衰落都会破坏数字信号的正确判决,表现为误码率上升,这是 VHF/UHF 数据链在复杂地形下最主要的性能损失来源。
选项 B 错误。调频(frequency modulation,FM)确实有限幅器和捕获效应两件法宝,能把幅度衰落压下去,让话音听起来仍然清楚。但限幅只处理幅度,多径造成的相位失真和时延扩展依然存在,落到调频链路承载的数据上(例如分组报文、分组无线电的音频频移键控)照样会造成错包和重传。说"影响微不足道、不可察觉",是把模拟话音的主观感受套到了数据业务上。
选项 C 错误。数据速率与传播路径的数量之间没有线性关系。速率由信道带宽、调制阶数、编码效率和信噪比共同决定;多径增加会让信道条件变差,可能迫使设备降速或重传,但这是"可能下降"而不是"线性减小",两者在数学形态上都不成立。
选项 D 错误。与上一项同理,路径越多不意味着速率越高。多径有时能被多输入多输出技术加以利用,把散射环境变成额外的空间信道,但那需要专门的多天线系统与信号处理,与题干所说的一般情形毫无关系,更谈不上线性增加。
模拟与数字的容忍度为什么不同
模拟话音通信是人耳在做最终判决。人耳对幅度起伏和短时失真有很强的容忍力,只要大部分时间能听清,通信就算成功。数字通信是机器在做逐位判决,容错窗口很窄:一个码元被污染到超出判决门限,那一位就错了,而分组协议往往整包校验,一个错位就可能让整包重发。多径引起的时延扩展在模拟话音里表现为轻微的音质变化,在数据里就变成吞吐量骤降。这个差别解释了很多现象,例如同一条山区链路上话音通得挺好,换成分组数据却频繁中断。
应试要点
看到"数据通信"与"多径"同时出现,第一反应就是误码率上升。所有把速率与路径数量写成线性关系的选项都是伪关系,可以立即排除;声称调频能让多径影响消失的选项则应记起限幅器只管幅度、管不了时延这一个要点。