为什么手机发射功率这么小而基站却能收到信号？

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为什么手机发射功率这么小而基站却能收到信号？
基站几十W发射功率，手机最大发射功率也不过2W，为什么它们能通讯，而不会出现像上图这种情况呢？

天线。基站使用的是高增益天线，具备双集/多集接收能力，±45度双极化，可以很好的“捕捉”到手机发出的微弱信号。一副好天线就像是基站的“顺风耳”，手机发出的很微弱的“声音”也能被接收到。图中就是一种常见的基站用定向板状天线，长约1.2M，重约15Kg，可提供18dBi的增益能力，具备双集接收能力。其实从体量上看就已经可以大概知道这家伙的能力了。
接收机。基站主设备属于商用工业设备，第一要求就是可靠和性能，在外观、体积、重量、能耗、成本等等方面的要求相对于手机和家用无线路由器来说会宽松许多。因此基站主设备可以使用到比手机和普通家用无线路由器在接收能力上更为强劲的芯片器件和软件算法。比如Ericsson公司的RBS6601分布式基站产品组成部分之一的RRU（Remote Radio Unit，射频拉远单元）就包含以下部分：
• 收发器（TRX）
• 发射器（TX）放大
• 发射器/接收器（TX/RX）转接
• TX/RX 过滤
• 电压驻波比（VSWR）支持
• ASC、TMA 与 RET支持
• 光纤接口
其中的TMA（塔顶放大器）功能可以用于对上行信号（即手机发给基站的信号）进行低噪声放大，从而在很大程度上改善上行接收质量（注：TMA为非必选功能）。同时RRU本身的LNA（低噪声接收放大器）和接收处理单元等等部分也都是性能强劲，非手机和普通家用无线路由器可比拟的。上图是一款ZTE公司的TD-SCDMA分布式基站产品组成部分之一的RRU实物照片，手机以及普通的家用无线路由器和这个重达20kg有余、功耗最高达数百瓦的“大铁块”在吨位上就已经不是一个Level了（不过如此全副武装的原因更多还是为了能适应各种室外环境，比如防水还有更好的散热等等）。
还有就是所使用的技术。比如使用了CDMA技术的3G系统比单纯使用TDMA+FDMA技术的GSM多了扩频增益，从而允许终端可以以更低的发射功率和基站进行通信。如上图，使用CDMA技术的系统和没有使用该技术的系统的一个很大区别就是多了扩频/解扩这个步奏，通过扩频可以使原来相对高功率频谱密度的窄带信号展扩成一个低功率频谱密度的宽带信号，在接收端再进行解扩操作将扩频后的信号恢复出来。CDMA技术的特性可以使手机以更低的发射功率进行工作的同时还能被基站更好的接收，比如WCDMA手机的发射功率可低至-50dBm（约10nW，而GSM手机在1800MHz频段下最低发射功率为0dBm，约1mW）。这种信号甚至可以淹没在噪声中进行传输，具备一定的隐蔽性，因此早期也被用于军事通信用途。同时CDMA中还使用Rake接收机对多径信号进行合并处理（无论是基站还是手机都应用了Rake接收机，只是基站的更强点），使得原本微弱的信号能更好的被接收，这也是CDMA技术的优势之一。另外CDMA技术还使用了上行软切换，简单说就是允许一部手机的信号被多个小区（cell）接收，然后由上层网元（比如RNC）进行选择性合并，这也是“基站能更好的接收手机微弱信号”的一个体现。通俗的说就是采取CDMA技术系统的基站（WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA）接收能力要比GSM基站更强。关于CDMA技术的更多更专业、更细节的东西可以自行搜索和参阅相关书籍或者技术文档。
最后就是基站君虽然性能强大，但是其同时间所能服务的手机数量也是有上限的，当同个小区（cell）下同时进行业务的手机超过一定数量，就可能会导致上行受限（比如CDMA系统的呼吸效应），此时部分手机的信号即使能被接收也无法被正确解调，从而造成无法进行业务的情况。如果手机距离基站实在过远或者是物理环境阻隔太多，使得基站接收到手机的信噪比低于其所能解调的门限，也会造成业务无法顺利进行。还有就是私人违法架设的一些所谓信号放大器之类的东西，由于其发射功率或者天线增益超标，导致基站接收到的信号功率过大，从而引起底噪的抬升，甚至阻塞了接收机，就像大家都安静说话，就一个人大声说话盖过了所有人的声音一样，此时基站也无法顺利解调出其他手机的信号了。所以基站也并不是每时每刻都能顺利的接收并解调出手机的信号。
仅供参考。
编辑于 2015-04-03 25 条评论感谢
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无奇，不许关注我
知乎用户、chris liu、regiaohu 等人赞同
题主你可以这样理解：

发射功率为A的手机，经历了漫长的传输和损耗之后到达基站，已经变成了小小的A-B（噪声什么的）-C（随路径长度平方的导数正相关的一个量），卧槽快不行了要跪了，基站的大增益天线给它补了一口血，接收机低噪放又补了一口，信号活过来啦。

但是，如果传的距离实在太远，信号的功率跟噪声差不多了，那就完啦，不太好分辨出来啦。这里基站和手机的区别就体现出来了：基站分辨信号的能力更好一点儿，设备好嘛。

所以信号能否接收到的关键其实在于信噪比，而不是题主表达的意思。
编辑于 2015-04-03 2 条评论感谢
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马虎超，通信设备制造打酱油的
tiger raymond、gf op、知乎用户等人赞同
能不能通信有两个条件要满足。
1.题主说的，要收到信号（貌似是废话哎）
2.能解调，也就是接收到的信号要满足最低的信噪比要求。

假设空间信道模型一样，衰减也一样，那最不一样的地方就是：基站的接收灵敏度更好，换句话说就是可以容忍更差的信噪比。
基站接收端用上的滤波、LNA、VGA、ADC等等都比手机强。现在集成的芯片能力也比较强。
如果技术更先进，如当时的CDMA，可以使用扩频增益等，那解调门限降低很多，发射功率也可以降低。

网规中上下行的平衡规划很重要。
发布于 2015-04-03 3 条评论感谢
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ystone，手机测试
知乎用户、Yumi、elvis 等人赞同
想让别人看到你不一定需要你有多高大，别人视力好也可以。
发布于 2015-04-19 添加评论感谢
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tombkeeper
Jeason、林子文、the乎等人赞同
2W 不小了。2W 的对讲机在城市里也可以有一公里左右的通讯距离。
发布于 2015-04-19 5 条评论感谢
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铁甲钢头牛，白日梦想家，偶尔行动派
知乎用户、杰罗尼莫、沙漠赞同
以WCDMA为例。终端发射功率最大为125mW（20.97dBm），而基站接收灵敏度为-124.67dBm（终端进行的业务类型不一样灵敏度也不一样，以语音通话为例），所以只要终端发射的信号到达基站时功率能达到-124.67dBm就能够被基站解析。剩余的功率就可以供信号的在前往基站的途中的各种损耗、增益进行抵消使用，当然基站也会周期性的控制手机发射功率，避免收到的功率过大对该区域内其他收集的信号解析造成干扰。
根据这个反推的思路，结合地理参数及Okumura传播模型，就可以测算出基站在特定区域的基站上行覆盖范围，还是以WCDMA语音通话为例，郊区一般为2.2km，城区为0.6~0.87km。
所以手机的发射功率不小，再大就不适合手持了。
发布于 2015-04-19 添加评论感谢
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云流
匿名用户赞同
上下行频段不同，上行频段低一点，少一点空间传播损耗。基站性能强，相对手机更弱的接收信号也能解调。但是性能差异肯定会有，例如移动端处在海岛基站信号覆盖的边缘，你能收到基站信号，但是基站收不到你的信号，就没办法建立通信了。
发布于 2015-04-03 添加评论感谢
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汪吕喜，即使身陷牢笼，也要胸怀大海
取决于基站天线的灵敏度
发布于 2016-02-29 添加评论感谢
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鞠超
个人解释，首先基站天线的位置比较高，由于900mhz是视距传输，所以天线高信号越好，其次取决于天线的增益，况且室内还有信号功放，所以即使功率很小也有信号
发布于 2015-07-06 添加评论感谢
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胖妮
基站的建设覆盖很广的，平均300米，就有一个。增益又高，所以不用担心，基站会收不到。
发布于 2015-04-21 添加评论感谢
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沙漠，电子专业，从事通信行业
上面很多都回答到了，是基站接收灵敏度比手持终端高很多，又有更大的天线，更大的接收放大器。
发布于 2015-04-20 添加评论感谢
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申飞龙，web前端开发/WEB安全
这个传输距离不但和功率有关，还和磁场环境有关，一般在城市里面磁场复杂，建筑物多但基站都在500米范围内，郊外空旷环境下，2w最多可以传输5，6公里

电信入门级选手。
总的来说是有这么回事，不过日常生活中往往不会出现这类情况。
首先为了满足通信需求，信号强度并不一定非要维持在一个很高的数量上。举个栗子，维持lte通话的下限大约是-95～-85dBm左右（free space/手持通话）熟悉电磁波传播的盆宇应该知道这是个小量级。因此我们并不是十分需要那么大的下行功率（从bs到ms），因此，各种active power control机制可以被有效地采用，基站所发射的信号强度就会依据用户使用环境相应变化。同等的，手机所发射出的射频功率也并非定值，也举个栗子，在cdma网络中，运营商常常采用的一个简易power control机制是：P发射+P接受=-76，（栗中栗，假设某用户手机接收到的信号强度，RSS，为-97dBm，根据这个-76准则，那么该用户手机的发射功率将被设定为21dBm。通常的手机制造商对于射频发射功率的设计目标都是24.5dBm左右（cdma），因此尽管这是一个不怎么良好的接收环境，但是维持正常通信还是稍有盈余。）

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