無線射頻技術(shù)基本概念詳解

射頻、中頻、基帶

射頻信號指無調(diào)制發(fā)射發(fā)射載波信號；中頻信號指射頻信號經(jīng)外差變換后的較低的中頻信號，采用中頻的目的是便于在接收機放大調(diào)制信號；基帶信號即基本的信號，指發(fā)射機調(diào)制之前或接收機調(diào)制之后的信號。

零中頻

傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)方式是無線電信號RF（射頻）進(jìn)入天線，轉(zhuǎn)換為IF（中頻),再轉(zhuǎn)換為基帶（I，Q信號）。而零中頻就是信號直接由RF變到基帶，不經(jīng)過中頻的調(diào)制解調(diào)方法。

擴頻因子

當(dāng)擴頻因子為1時，傳輸?shù)臅r候數(shù)據(jù)1就用一個1來表示，擴頻因子為8時，可以用11111111來表示1，這樣傳輸?shù)臅r候可以降低誤碼率也就是信噪比，但是卻減少了可以傳輸?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)，所以，擴頻因子越大，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)率就越小。

如果擴頻就這點作用，那可能就不會有這個技術(shù)的存在了，擴頻因子還有另一個用途，那就是正交碼，通過ovsf可以獲得正交的擴頻碼，擴頻因子為4時有4個正交的擴頻碼，正交的擴頻碼可以讓同時傳輸?shù)臒o線信號在解擴時互不干擾，也就是說，擴頻因子為4時，可以同時傳輸4個人的信息，也就是我們說的碼道，同理擴頻因子為16時有16個擴頻碼，即16個碼道。

整體來說，擴頻因子的大小決定了一個用戶的實際數(shù)據(jù)數(shù)率的大小（注意，這里說的是實際數(shù)據(jù)，例如大家都傳輸11111111這個數(shù)據(jù)，A用11表示1，那么他的實際數(shù)據(jù)是1111，而B用1111表示1，那么他的實際數(shù)據(jù)為11，這樣B的出錯概率就比A小，但他的數(shù)據(jù)數(shù)率也比A?。┑且驗檎淮a的存在，從基站上看，提高擴頻因子，對某一用戶的實際數(shù)據(jù)數(shù)率降低了，但同時的可用用戶數(shù)多了（擴頻碼）整體的實際數(shù)據(jù)數(shù)率卻沒變。

二進(jìn)制頻移鍵控(2-FSK)

二進(jìn)制頻移鍵控4-FSK

二進(jìn)制相移鍵控2-PSK

二進(jìn)制振幅鍵控2-ASK

二進(jìn)制啟閉鍵控(OOK)

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。

高斯頻移鍵控(GFSK)

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。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。如2-GFSK、4-GFSK。

碼片

◇?系統(tǒng)通過擴頻把比特轉(zhuǎn)換成碼片。

◇?一個數(shù)據(jù)信號（如邏輯1或0）通常要用多個編碼信號來進(jìn)行編碼，那么其中的一個編碼信號就稱為一個碼片。

◇?如果每個數(shù)據(jù)信號用10個碼片傳輸，則碼片速率是數(shù)據(jù)速率的10倍，處理增益等于10?！?碼片相當(dāng)于模擬調(diào)制中的載波作用，是數(shù)字信號的載體。

◇?要理解“碼片”一詞，先需要對擴頻通信有所了解，我們的信息碼，每一個數(shù)字都是攜帶了信息的，具有一定帶寬。擴頻通信就是用一串有規(guī)則的比信息碼流頻率高很多的碼流來調(diào)制信息碼，也就是說原來的“1”或“0”被一串碼所代替。

◇?由于這一串碼才能表示一位信息，因此不能說成bit（bit是信息基本單位），所以找了個名詞叫chip，這一串碼的每一位碼字就是一個chip，比如cdma的碼片速率就是1.2288Mchip/s。碼片數(shù)率是指擴頻調(diào)制之后的數(shù)據(jù)數(shù)率,用cps表示（chip per-second)。

編碼速率

在很多解調(diào)芯片中，它的解碼器很多使用LDPC解碼器（?LDPC?decoder）。在datasheet中，會對它標(biāo)明所支持的code rate，即編碼速率，如montage的m88ds3103，其LDPC Decoder支持的code rate有：1/4、1/3、2/5、3/5、1/2、2/3、3/4、4/5、5/6、8/9和9/10。那么編碼速率code rate是什么意思？有什么用呢？

code rate，指的是編碼速率。1/4 code rate即進(jìn)去1個碼出來4個碼。編碼速率越大，效率越高。當(dāng)信道質(zhì)量比較差的時候，需要增加更多的冗余信息來保證接收端能夠正確解調(diào)信號，更多的冗余信息意味著低的編碼速率，最低編碼速率是一個碼需要增加3個冗余碼，即1/4編碼。當(dāng)信道質(zhì)量好的時候，需要很少的冗余校驗位就能解調(diào)，就可以提高編碼速率了。系統(tǒng)可以根據(jù)信道的變化選擇合適的編碼速率，這樣可以使得信道質(zhì)量好的用戶獲得更高的速率，提高平均吞吐率。

鏈路預(yù)算

為了有效地對比不同技術(shù)之間傳輸范圍的表現(xiàn)，我們使用一個叫做“鏈路預(yù)算”的定量指標(biāo)。鏈路預(yù)算包括影響接收端信號強度的每一變量，在其簡化體系中包括發(fā)射功率加上接收端靈敏度。

AngelBlocks的發(fā)射功率為100mW（20dBm），接收端靈敏度為-129dBm，總的鏈路預(yù)算為149dB。比較而言，擁有靈敏度-110dBm（這已是其極好的數(shù)據(jù)）的GFSK無線技術(shù)，需要5W的功率（37dBm）才能達(dá)到相同的鏈路預(yù)算值。在實踐中，大多GFSK無線技術(shù)接收端靈敏度可達(dá)到-103dBm，在此狀況下，發(fā)射端發(fā)射頻率必須為46dBm或者大約36W，才能達(dá)到與LoRa類似的鏈路預(yù)算值。

因此，使用LoRa技術(shù)我們能夠以低發(fā)射功率獲得更廣的傳輸范圍和距離，這種低功耗廣域技術(shù)正是我們所需的

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2008-10-23 15:16:09

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