《AI時代系列(5)：掌握AI + 6G無線行動通訊網路 —— 超高速、零延遲、智慧城市全攻略 🌐》
7/100 第1周：無線通訊基礎
7. 無線干擾與噪聲 🔊
太吵會聽不清？網路也怕「雜音干擾」！
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🎯 單元導讀
在無線通訊的世界裡，訊號不是獨自旅行，它總會遇到「雜音與干擾」。就像人在吵雜的市集裡要聽朋友講話一樣，網路上的訊號也可能被「環境噪聲」或「其他訊號」淹沒。
要讓訊號順利抵達，工程師必須研究 噪聲來源、干擾種類，並設計 抗干擾技術 來確保通訊品質。
👉 一句話：無線網路最大的敵人，不是距離，而是「雜音干擾」。
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🧠 一、噪聲與干擾的核心概念
1️⃣ 噪聲（Noise）
• 熱噪聲（Thermal Noise）：電子運動自然產生，無可避免。
• 宇宙噪聲（Cosmic Noise）：來自太陽、銀河、閃電等自然源頭。
• 設備噪聲（Hardware Noise）：接收器、放大器自身的雜訊。
👉 特點：隨機且不可避免，只能控制其影響。
2️⃣ 干擾（Interference）
• 同頻干擾（Co-channel Interference, CCI）：多個系統使用相同頻率互相影響。
• 鄰頻干擾（Adjacent Channel Interference, ACI）：頻道太近，訊號互相溢出。
• 多徑干擾（Multipath Interference）：反射、繞射造成訊號抵達時間不同，產生疊加或抵消。
• 人為干擾（Intentional Jamming）：惡意攻擊或軍事干擾。
👉 特點：可透過頻譜規劃與技術設計來減輕。
3️⃣ 訊噪比（SNR, Signal-to-Noise Ratio）
• 定義：訊號強度 ÷ 噪聲強度。
• SNR 越高 → 通訊品質越好。
• 工程師通常會用 dB 來衡量。
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🧠 二、常見解決方法
• 濾波器（Filter） → 避免鄰頻干擾。
• 錯誤更正碼（FEC, Forward Error Correction） → 在訊號中加入冗餘位元。
• 跳頻（FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum） → 頻率快速切換，降低干擾。
• 擴頻（DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum） → 把訊號分散到更寬的頻譜，抗干擾能力強。
• MIMO + Beamforming → 聚焦訊號能量，減少外界干擾。
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💻 三、ASCII 示意圖
訊號 (清楚) : ────■■■■────
加上噪聲 (模糊) : ──▒▒■■▒▒───▒▒
接收效果 (失真) : ──■■▒▒■■▒▒──
干擾情境：
[基地台] 📡 ~~~~~~ (目標訊號)
[其他台] 📡 ~~~▒▒▒▒▒▒ (同頻干擾)
[雜訊源] ⚡▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒
這個圖示清楚呈現了無線通訊在雜訊與干擾下的樣子：原始訊號像整齊的「■■■■」，加上雜訊後變得「▒▒■■▒▒」，接收端就可能出現「■■▒▒■■▒▒」這樣的失真。干擾情境中，基地台 📡 發出目標訊號，旁邊其他台也在同頻發射造成同頻干擾，雜訊源 ⚡ 則帶來隨機電磁雜訊，三者疊加會讓訊號品質下降、錯誤率增加，這就是無線網路需要抗干擾設計和編碼保護的原因。
👉 說明：
• 雜訊 → 像背景「沙沙聲」，無法避免。
• 干擾 → 來自其他系統或惡意來源。
• 解決之道 → 提升 SNR、使用濾波、跳頻、MIMO。
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🧩 四、模擬題
1️⃣ 專業題：請比較「噪聲（Noise）」與「干擾（Interference）」的差異，並舉例說明它們對 4G/5G 網路品質的影響。
• 噪聲（Noise）
‧ 定義：隨機產生、不可預測的背景電磁能量，通常不是來自其他通訊系統。
‧ 來源：熱雜訊（熱運動）、大氣雜訊、電子元件本身的雜訊。
‧ 對 4G/5G 影響：降低訊號雜訊比（SNR），導致封包錯誤率增加、調變階數不得不降低（如 64-QAM→16-QAM）。
• 干擾（Interference）
‧ 定義：可預測、可辨識的非隨機訊號，多來自其他用戶或系統同頻發射。
‧ 來源：鄰近基地台、其他 Wi-Fi/藍牙裝置、非法發射器等。
‧ 對 4G/5G 影響：造成同頻干擾（Co-Channel Interference）、鄰頻干擾（Adjacent Channel Interference），導致網速下降、掉話、延遲上升。
簡單說：噪聲是「隨機背景雜音」，干擾是「別人的訊號踩進來」。兩者都會拉低 4G/5G 的 SNR 與 SINR，影響調變與編碼選擇。
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2️⃣ 應用題：如果在市區 Wi-Fi 頻道擁擠，你會如何調整頻率或技術來避免鄰頻干擾？
• 換頻段或頻道：
‧ 在 2.4GHz 頻段只用 1、6、11 等不重疊的頻道，減少互相干擾。
‧ 移轉到 5GHz 或 6GHz（Wi-Fi 6E），頻道更多、寬度可調，干擾較少。
• 動態頻道選擇（DFS）：
‧ 啟用路由器或 AP 的自動頻道偵測與選擇，讓系統自動跳到干擾最低的頻道。
• 改變技術：
‧ 使用 Wi-Fi 6/6E 或 MU-MIMO/OFDMA，讓多用戶同頻道同時傳輸但降低碰撞。
‧ 調整發射功率與天線方向，縮小覆蓋範圍減少重疊干擾。
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3️⃣ 情境題：假設在一個大型演唱會場館，5G 網路使用者爆滿，訊號互相干擾嚴重。你會如何利用 OFDMA、MIMO、Beamforming 來解決？
• OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）
‧ 將頻寬切成許多正交子載波，根據即時需求分配給不同用戶，避免同頻碰撞，提升頻譜效率。
• MIMO / Massive MIMO
‧ 多天線同時服務多個用戶，利用空間分集與多流傳輸，讓多位用戶共享頻寬而不互相干擾。
• Beamforming（波束成形）
‧ 透過天線陣列將能量指向特定區域或用戶，減少對其他方向的能量外溢，抑制干擾並提升訊號品質。
• 實施方式：
‧ 在場館內布建多個小基站/微基站，搭配 Massive MIMO 波束成形，將人潮分散在多個小區。
‧ 動態監測用戶數與流量，智慧調度子載波與調變階數（AMC）確保每位用戶都有穩定連線。
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🔑 總結
• 噪聲 = 隨機背景雜音；干擾 = 他人的訊號踩進來；兩者都降低 SNR/SINR，影響 4G/5G 傳輸品質。
• 市區 Wi-Fi 頻道擁擠可換頻段、啟用 DFS、自動頻道選擇、升級技術（Wi-Fi 6/6E）。
• 演唱會場館可用 OFDMA + Massive MIMO + Beamforming + 小基站達到高容量、低干擾、穩定連線。
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✅ 五、小結與啟示
• 噪聲 = 天生存在，不可消除，只能克服。
• 干擾 = 人為或系統造成，可透過設計避免。
• SNR 是無線品質的關鍵指標。
• 工程師必須懂得利用 頻譜規劃 + 抗干擾技術，才能讓網路在嘈雜環境中依然清晰。
👉 一句話總結：無線網路的挑戰，不是訊號能不能發出去，而是能不能在「雜音」中被正確聽懂。
