RF相關(guān)知識整理

時間：2015-12-28作者：深圳市世紀(jì)奧柯電子有限公司瀏覽：179

	前言：下文中的總結(jié)都是來自于網(wǎng)絡(luò)，有的來自博客，有的來自于維基百科/百度百科，僅僅是為了方便查看。


	ASK：幅移鍵控調(diào)制的簡寫，例如二進(jìn)制的，把二進(jìn)制符號0和1分別用不同的幅度來表示，就是ASK了。


	OOK：ASK調(diào)制的一個特例，把一個幅度取為0，另一個幅度為非0，就是OOK了。例如二進(jìn)制符號0用不**載波表示，二進(jìn)制1用**1表示。


	FSK：頻移鍵控調(diào)制的簡寫，即用不同的頻率來表示不同的符號。例如2KHz表示符號0，3KHz表示符號1。


	GFSK：高斯頻移鍵控的簡寫，在調(diào)制之前通過一個高斯低通濾波器來限制信號的頻譜寬度。


	其中ASK跟OOK的頻譜都比較寬。


	ASK定義


	“移幅鍵控”又稱為“振幅鍵控”（Amplitude Shift Keying），記為ASK，是調(diào)制技術(shù)的一種常用方式。 　　如果數(shù)字調(diào)制信號的可能狀態(tài)與二進(jìn)制信息符號或它的相應(yīng)基帶信號狀態(tài)一一對應(yīng)，則稱其已調(diào)信號為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制信號。用二進(jìn)制信息符號進(jìn)行鍵控，稱為二進(jìn)制振幅鍵控，用2ASK表示。


	


	圖1：移幅鍵控原理圖


	在“移幅鍵控”方式中，當(dāng)“1”出現(xiàn)時接通振幅為A的載波，“0”出現(xiàn)時關(guān)斷載波，這相當(dāng)于將原基帶信號（脈沖列）頻譜搬到了載波的兩側(cè)。


	移幅鍵控（ASK）相當(dāng)于模擬信號中的調(diào)幅，只不過與載頻信號相乘的是二進(jìn)制數(shù)碼而已。移幅就是把頻率、相位作為常量，而把振幅作為變量，信息比特是通過載波的幅度來傳遞的。二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK），由于調(diào)制信號只有0或1兩個電平，相乘的結(jié)果相當(dāng)于將載頻或者關(guān)斷，或者接通，它的實際意義是當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號為“1”時，傳輸載波；當(dāng)調(diào)制的數(shù)字信號為“0”時，不傳輸載波。原理如圖1所示，其中s（t）為基帶矩形脈沖。一般載波信號用余弦信號，而調(diào)制信號是把數(shù)字序列轉(zhuǎn)換成單極性的基帶矩形脈沖序列，而這個通斷鍵控的作用就是把這個輸出與載波相乘，就可以把頻譜搬移到載波頻率附近，實現(xiàn)2ASK。實現(xiàn)后的2ASK波形如圖2所示。


	


	圖2：輸出后的2ASK波形


	 移幅鍵控這種調(diào)制技術(shù)工作的較簡單和較常用的形式是開關(guān)，載波存在用“1”代表，載波不存在用“0”代表。這種類型的調(diào)制稱為開關(guān)鍵控(OOK)，是較節(jié)省能量的調(diào)制方式，因為只有在發(fā)送“1”時輻射能量。幅移鍵控需要很高的信噪比才能解調(diào)信號，因為根據(jù)其本身特性，大部分信號都是以很低的功率進(jìn)行**的。ASK調(diào)制射頻系統(tǒng)的優(yōu)點是**和接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單，并且功耗比較低。但不幸的是，ASK／OOK調(diào)制系統(tǒng)所占用的帶寬**500kHz或著峰值密度根本不會落入“數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)”要求的范圍。這表明ASK／OOK調(diào)制系統(tǒng)的**功率被限制在50mV／m，或者必須采用一些FHSS技術(shù)以滿足FCC的15．247條款的要求。


	ook


	On-Off Keying


	OOK是ASK調(diào)制的一個特例，把一個幅度取為0，另一個幅度為非0，就是OOK。  


	二進(jìn)制啟閉鍵控（OOK：On-Off Keying）又名二進(jìn)制振幅鍵控（2ASK），它是以單極性不歸零碼序列來控制正弦載波的開啟與關(guān)閉。該調(diào)制方式的出現(xiàn)比模擬調(diào)制方式還早，Morse碼的無線電傳輸就是使用該調(diào)制方式。由于OOK的抗噪聲性能不如其他調(diào)制方式，所以該調(diào)制方式在目前的衛(wèi)星通信、數(shù)字微波通信中沒有被采用，但是由于該調(diào)制方式的實現(xiàn)簡單，在光纖通信系統(tǒng)中，振幅鍵控方式卻獲得廣泛應(yīng)用。該調(diào)制方式的分析方法是基本的，因而可從OOK調(diào)制方式入門來研究數(shù)字調(diào)制的基本理論。


	FSK頻移鍵控


	中文名稱：頻移鍵控


	英文名稱：frequency-shift keying;


	FSK 定義：


	    正弦振蕩的頻率在一組離散值間改變的角度調(diào)制，其中每一離散值表示時間離散調(diào)制信號的一種特征狀態(tài)。


	應(yīng)用學(xué)科：通信科技（一級學(xué)科）；通信原理與基本技術(shù)（二級學(xué)科）頻移鍵控，英文縮寫FSK。


	頻移鍵控是利用兩個不同頻率F1和F2的振蕩源來代表信號1和0。用數(shù)字信號的1和0去控制兩個獨立的振蕩源交替輸出。對二進(jìn)制的頻移鍵控調(diào)制方式，其有效帶寬為B=2xF+2Fb,xF是二進(jìn)制基帶信號的帶寬也是FSK信號的較大頻偏，由于數(shù)字信號的帶寬即Fb值大，所以二進(jìn)制頻移鍵控的信號帶寬比較大，頻帶利用率小。


	


	GFSK 調(diào)制的定義


	GFSK - 高斯頻移鍵控高斯


	頻移鍵控GFSK - Gauss frequency Shift Keying ，是在調(diào)制之前通過一個高斯低通濾波器來限制信號的頻譜寬度。


	調(diào)制原理


	 GFSK 高斯頻移鍵控調(diào)制是把輸入數(shù)據(jù)經(jīng)高斯低通濾波器預(yù)調(diào)制濾波后，再進(jìn)行FSK調(diào)制的數(shù)字調(diào)制方式。它在保持恒定幅度的同時,能夠通過改變高斯低通濾波器的3dB帶寬對已調(diào)信號的頻譜進(jìn)行控制，具有恒幅包絡(luò)、功率譜集中、頻譜較窄等無線通信系統(tǒng)所希望的特性。因此,GFSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在移動通信、航空與航海通信等諸多領(lǐng)域中。


	GFSK調(diào)制可以分為直接調(diào)制和正交調(diào)制2種方式。


	直接調(diào)制


	 直接調(diào)制是將數(shù)字信號經(jīng)過高斯低通濾波后，直接對射頻載波進(jìn)行模擬調(diào)頻。當(dāng)調(diào)頻器的調(diào)制指數(shù)等于0.5,它就是熟知的GMSK(高斯較小頻移鍵控)調(diào)制，因此GMSK調(diào)制可以看成是GFSK調(diào)制的一個特例。而在有的文獻(xiàn)中,稱具有不同BT積和調(diào)制指數(shù)的GFSK調(diào)制方式為GMSK/FM,這實際上是注意到了當(dāng)調(diào)制指數(shù)不等于0.5時，該方式不能稱為GMSK這一事實。


	 直接調(diào)制法雖


	然簡單,但由于通常調(diào)制信號都是加在PLL頻率合成器的VCO上，其固有的環(huán)路高通特性將導(dǎo)致調(diào)制信號的低頻分量受到損失。因此,為了得到較為理想的GFSK調(diào)制特性，提出了一種稱為兩點調(diào)制的直接調(diào)頻技術(shù)。在這種技術(shù)中,調(diào)制信號被分成2部分，一部分按常規(guī)的調(diào)頻法加在PLL的VCO端,另一部分則加在PLL的主振蕩器一端。由于主振蕩器不在控制反饋環(huán)內(nèi)，它能夠被信號的低頻分量所調(diào)制。這樣,所產(chǎn)生的復(fù)合GFSK信號具有可以擴(kuò)展到直流的頻譜特性，且調(diào)制靈敏度基本上為一常量,不受環(huán)路帶寬的影響。但是，兩點調(diào)制增加了GFSK調(diào)制指數(shù)控制的難度。


	正交調(diào)制


	 正交調(diào)制則是一種間接調(diào)制的方法。該方法將數(shù)字信號進(jìn)行高斯低通濾波并作適當(dāng)?shù)南辔环e分運算


	后,分成同相和正交兩部分，分別對載波的同相和正交分量相乘,再合成GFSK信號。相對而言，這種方法物理概念清晰,也避免了直接調(diào)制時信號頻譜特性的損害。另一方面，GFSK參數(shù)控制可以在一個帶有標(biāo)定因子的高斯濾波器中實現(xiàn),而不受后續(xù)調(diào)頻電路的影響，因而參數(shù)的控制要簡單一些。正因為如此,GFSK正交調(diào)制解調(diào)器的基帶信號處理特別適合于用數(shù)字方法實現(xiàn)。


	RSSI:


	Received Signal Strength Indication接收的信號強(qiáng)度指示，無線發(fā)送層的可選部分，用來判定鏈接質(zhì)量，以及是否增大廣播發(fā)送強(qiáng)度。


	通過接收到的信號強(qiáng)弱測定信號點與接收點的距離，進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行定位計算的一種定位技術(shù)如無線傳感的ZigBee網(wǎng)絡(luò)CC2431芯片的定位引擎就采用的這種技術(shù)、算法。


	接收機(jī)測量電路所得到的接收機(jī)輸入的平均信號強(qiáng)度指示。這一測量值一般不包括天線增益或傳輸系統(tǒng)的損耗。


	LNA(Low Noise Amplifier)


	LNA即低噪聲放大器，是噪聲系數(shù)很低的放大器。一般用作各類無線電接收機(jī)的高頻或中頻前置放大器（比如手機(jī)、電腦或者iPAD里面的WiFi），以及高靈敏度電子探測設(shè)備的放大電路。


	SNR(** to noise ratio)信噪比（Signal-to-noise ratio，


	縮寫為SNR或S/N），也稱作信雜比、信噪比或訊雜比，在通信系統(tǒng)的接收端測量。


	SR：符率 (Symbol Rate)在數(shù)字電視中信號是以數(shù)碼形式傳輸?shù)?。在一個數(shù)碼單元時間內(nèi)發(fā)送一個符號 (Symbol)。例如 0 或者 1 可以是符號。在衛(wèi)星電視中電磁波以正弦振蕩形式**。這個正弦振蕩的相位可以在數(shù)碼單元時間內(nèi)變?yōu)?，90，180 或者270度。這些相位就是符號。一秒鐘內(nèi)發(fā)送的符號數(shù)目就是符率。實際上這個正弦振蕩 (載波) 通常被多個電視節(jié)目輪流分享使用符率是各個節(jié)目共同使用的總和再加上開銷。例如一個載波的符率為20兆符/秒共有6個電視節(jié)目分享。那么一個電視節(jié)目的符率大約只有3兆符/秒。


	碼片速率是指用戶數(shù)據(jù)符號經(jīng)過擴(kuò)頻之后的速率， 從MAC-d傳過來的有效fp bit經(jīng)過channel coding，幀均衡， 速率匹配， 復(fù)用到CCTrCH后，分成IQ兩路，兩路同時分別依次進(jìn)行擴(kuò)頻和加擾的操作。擴(kuò)頻就是將用戶數(shù)據(jù)符號與其分配到的相應(yīng)的擴(kuò)頻碼相乘，擴(kuò)頻操作將會增加信號帶寬，因為信號的帶寬在數(shù)值上近似等于其碼元傳輸速率，擴(kuò)頻后的符號速率稱為碼片速率。 在WCDMA系統(tǒng)中，因為10ms的TTI包含15個slots，每個slot有2560個chips，一算就可得出3.84Mcps的碼片速率.


	3.84M碼片=15*2560（一個slot）*100(10ms的15個slot,1s就乘以100)Chip rate,單位：cps，chips per second


	Bit對應(yīng)的是有用信息，是進(jìn)入物理層進(jìn)行基帶信號處理前的信息位，它的速率稱為比特速率；Symbol是在空中接口發(fā)送之前，對信息進(jìn)行基帶信號處理（信道編碼）如交織、循環(huán)冗余校驗位的添加、速率適配等之后，在進(jìn)入擴(kuò)頻調(diào)制之前的信號；Chip是空中接口上經(jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制之后的信息單位，用于體現(xiàn)能量（energy）的承載。


	由此，公式bit rate*SF(spreading factor)=chip rate將被修正為chip rate=SF*symbol rate


	spreading factor為擴(kuò)頻因子


	


	上圖中擴(kuò)頻因子為6，表示碼片速率(擴(kuò)頻后的速率)與進(jìn)入擴(kuò)頻調(diào)制之前的信號的比值，可以看出擴(kuò)頻倍數(shù)越大，信噪比則越高。



	cyclic coding rate


	


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