有一个好消息会让你振奋，据 RichWave 公司的 HenryHo 透露，他们正在把 RTC6763 这颗几个美金的集成射频芯片与海思 H.265 平台整合。RTC6763 在 4Mbit/s 的 QPSK 调制模式下为 -86dBm 的接收灵敏度，在 S 波段 1W 发射功率和两端 3dbi 天线下，就已经具备了 7 公里以上的通讯能力。

上图为 ADI 的小基站方案

上图为 RichWave 的方案，因为 TI 还没有 H265 的DSP，后面的 DSP 实际是 H264 的编码

第四点， 天线

文中计算通讯距离都采用了低增益的 3dBi 天线。实际发射和接收则可以使用 6dBi 天线，甚至在地面使用 10dBi 以上聚焦天线或阵列天线。每增加 6dB，通讯距离就增加一倍。如果发射和接收都从 3dbi 换成 6dbi ，那就是增加一倍通讯距离了。

在一定限度内，从天线上获得更远通讯距离的机会千万不要错过。方向图和极化方式的选择是使用中最容易出问题的地方，很多人发射采用垂极化，而接收则是水平极化，使通讯距离大打折扣。地面接收天线尽可能要与发射天线的极化方式一致。

图示为极化方向不同的示意

如果不考虑垂直爬升很高的高度，机上发射天线比较适合采用垂直极化的全向天线，主瓣夹角可以很小，近距离可以依靠旁瓣，这样就能最大限度地保证水平通讯距离。

图示为 GP 的方向面，左侧是水平面内的全向，右侧是垂直平面，正下方增益很低

如果有垂直爬升需要，则可以考虑方向性不强的圆极化天线， GPS 就是选择右旋极化天线。

天线的增益反应的是将电磁能量集中的能力，增益越高方向性也就越强。越高增益的天线辐射主瓣夹角就越小，有些实验拿高增益天线通讯距离却还不如低增益天线，就是因为这个指向性问题。比如：高增益定向天线往往只有几度到十几度的夹角。

图示为一个定向天线的方向图

并没有真正意义的三维全向天线，全向天线是指在某一个平面内其方向图具有全向特性。比如垂直极化的 GP 天线，他只是在水平面上全向而已，如下图所示。

第五点， 基带（调制解调）

很多工程师一上来就会选择高阶调制， 比如 16QAM 星座， 8PSK 星座。的确 1080P的视频要求传输速度，但是实际上对于 6M 码流 3M 的 QPSK 已经足够了，低阶调制的解调门限更低， 可以获得更好的接收灵敏度。

常用的调制方式

如果能进一步提高压缩比，采用 BPSK 也未尝不可。与 4G 和 WIFI 不同，1080P 的图传并不需要那么高的速度，却需要更高的接收灵敏度，进而获得更远的通讯距离。

我发现很多人有个误解：他们认为依据香农定理，传输速度速率越快，接收灵敏度就越低。这是个概念错误（跟香农定理真的没有一毛钱关系） 。来看看香农是怎么说的：

准确地说香浓定理是告诉我们，调制阶数越高（C/B越高），对信噪比要求就越高，接收灵敏度也就越低。比如 QPSK 的 C/B=2 解调所需信噪比 S/N=3，BPSK 的 C/B=1，解调所需信噪比 S/N=1。如果C（传输视频所需的数据速率）不变，只要提高射频带宽B那么C/B也就降低了，对信噪比要求也就没有那么高了，也就是用低阶调制。他反映的是频带运输信息的能力，就像火车皮和货物，绝对量与香农定理无关。

凡尘说：传输速率越快，一般说来接收灵敏度更差。

而射频带宽的真正影响是，其宽度决定了输入热噪声功率，简称固有底噪，KTBRF=K*T*BRF(Hz)，其中K 为波尔兹曼常数，T 为 290K 室温，BRF 为射频带宽。按照前面说的已经足够的 3M 带宽来计算，看看到底会有多大的热输入噪声混杂在接收信号内。

KTBRF(log) = 10*log(1.381*10^-23W/Hz/K*290KX3.84MHz*1000mW/W) = -110dBm

看到这个数字你就会明白为什么把接收灵敏度（第三个参数）定为 -105dBm了。其实我只是让接收信号比噪声强出几个了dB而已，我留出的余量，信噪比不到4倍（接近4）。

对于1080P图传的多机通讯问题，考虑到 ISM 频段带宽有限，射频的频分(FDM)和跳频(FHSS)都没有那么多频分信道可用，时分(TD)和码分(CD)也不适用，因此基带上的 OFDM 划分正交频分信道可能是最有前途的选择。

其实 OFDM 并非一种调制模式，他只是频分带宽的方式。咱们听 FM 广播，人民台和交通台在不同频率，相距比较远，就是 FD，如果两个电台相距很近，重叠又相互不干扰就是 OFDM。

示意图，横轴为频率

基带解调算法在抗干扰问题上会起到决定性作用，我们无法在使用图传的过程中阻止隔壁老王在相同频率上发射，因此找到合适的基带算法会占据整个图传设计 70% 以上的工作量。

第六点，视距通讯距离

自由空间中的视距通讯距离是没法靠地面拉据来测试的，因为地球是圆的，其可见距离如下：

式中，h1 和 h2 分别为收发天线的高度，K 为气象因子。评估 LOS 通讯距离要充分了解菲涅尔区的影响。

在远距离情况下飞机只有具有足够高度才能达到理论上的通讯距离。

第七点， 震动或旋转带来的幅度调制

很多飞行器会有自转或者自身震动，这些周期振动传达到天线会形成幅度调制，通常情况下比较轻微，但它也会降低信噪比，甚至通过眼图可以直接观察出来。解调算法要尽可能地避免这种影响。

这种情况可能并不容易遇到，但遇到的话请大家别忘记天线震动带来的幅度调制。

第八点， 多径问题

空中到地面通讯的多径问题会带来符号位串扰。如果某一个代表 1 或 0 的符号位延迟到达，会与他后面的符号位重叠，造成误码。

WIFI 通常无法解决大延时的多径问题，其协议为了追求传输速度和成本，只考虑了小空间范围内的传播延时，这也是 WIFI 不适合远距离通讯的其中一个原因。发射机基带信号可以采用单位冲击升余弦滤波器来实现波形成形，其时域波形的“拖尾”衰减较快，可减少符号间干扰。升余弦滤波器的另一个好处是软件带宽限制，功放(PA)前面可以省略SAW滤波器。

  1 个建议： 

要想搞好一款图传产品，不能停留于摆弄概念，不能依赖于集成芯片和现有通讯协议。一定要从射频基础问题做起，每个 dB 必争。失之毫厘，差之千里。

最后，张昕强调：每个 dB 必争是搞射频的一个态度。任何一条电缆的插损，任何一个接插件的插损，任何一个天线的回损，任何一段 PCB 上微带线的准确性，都可能是致命的。

上图为张昕开发的图传发射和接收的射频部分

问答环节

下面是公开课群友关于这次讲座的一些问题，以及张昕的回答。

问1：您刚才提到，“对于 1080P 图传的多机通讯问题，考虑到 ISM 频段带宽有限，射频的频分(FDM)和跳频(FHSS)都没有那么多频分信道可用，时分(TD)和码分(CD)也不适用，因此基带上的 OFDM 划分正交频分信道可能是最有前途的选择。”这段话里，时分和码分不适用的原因是什么？

答：时分和码分都是以牺牲速度和带宽来换取的。时分自然容易理解，一个楼梯一个时刻只能过一个人，两个人就要排队过。码分的话，一方面是扩频后对带宽的要求更高了，另一方面扩频编码本身就是用一串码来代替一个符号的，这样同时也牺牲了速度。码分本身解决的是多址问题，还可以带来码增益和抗干扰，可是对于图传来说信道不需要很多。

凡尘说：这个解释，有点....不知道评价。这不是一个合格的问题。

问2：您刚才还说到“ WIFI 通常无法解决大延时的多径问题，其协议为了追求传输速度和成本，只考虑了小空间范围内的传播延时，这也是 WIFI 不适合远距离通讯的其中一个原因。”那么，适合远距离无线通信的协议，应该具有什么特点？

答：首先就是高误码率的问题。因为 WIFI 的数据链路层，网际层等之上原本是为了跑 TCP 传输层的。图传协议不握手，不做重传机制，但需要对关键信息的冗余，普通信息不会带来马赛克，而且图传并不需要 WIFI 和 4G 那么快，那么多信道，那么低廉的成本，那么多设备在同一空间中使用。所以很多现有协议中的内容是多余的。

凡尘说：WIFI本身很好，只是未必适合图传。这个解释，也算牵强附会的正确。

问3：COFDM 为何不作为首选？

答：其实 COFDM 和 OFDM 是一回事，Coded 的 OFDM 是首选。

科普：COFDM的来源与特点

A0015：OFDM与COFDM相爱相杀，前世今生