不同的通信系統(tǒng)有什么不同
引言:通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個重要組成部分,任何雙方進行交換數(shù)據(jù)或者交換信息就需要涉及到通信,這本身就是一個人類與身俱來的問題,是不可避免的。無論是在數(shù)字通信系統(tǒng)中,還是在物聯(lián)網(wǎng)RFID的通信系統(tǒng)中,其對于通信的本質(zhì)問題是一致的,只是針對本身具有的特定屬性而有所不同而已。而在通信系統(tǒng)中,對于信號(消息的載體)的編碼和調(diào)制是至關(guān)重要的,是通信技術(shù)的本質(zhì)所在。
筆者先簡述幾個通信領(lǐng)域的理念:
(1)消息的傳遞是需要載體的,在通信領(lǐng)域消息的載體就是信號。
(2)雙方進行通信是需要信號傳輸媒介的,也就是信道。
(3)雙方進行通信是需要約定共識的語言,或者共識的數(shù)據(jù)格式,也就是通信協(xié)議
(4)原始的電信號通常稱之為基帶信號,有的信道可以直接傳輸基帶信號,而在自由空間作為信道的無線傳輸是無法直接傳輸基帶信號的。
(5)將基帶信號進行編碼,同時變換成為合適在自己信道中傳輸?shù)男盘?,這個過程就被稱之為編碼與調(diào)制。同時在接收端對信號進行反變換,同時進行解碼,這個過程就被稱之為解調(diào)與解碼。
(6)將基帶信號進行調(diào)制變換后的信號就稱之為頻帶信號,這個頻帶信號有兩個特征,一是攜帶傳輸?shù)男畔?,另一個是適合在信道中傳輸。
在通信系統(tǒng)中,消息的載體是信號,信號從一點傳輸?shù)搅硪稽c,這就是通信的本質(zhì)。對于消息的載體電信號有模擬信號和數(shù)字信號之分,同時我們研究電信號可以從其信號的時域和頻域角度進行分析。信號的傳輸信道有無線信道和有線信道,同時對于信道的評價參數(shù)有信道的頻帶寬度、信道傳輸速率以及信道容量等。
在信號通過信道傳輸中,我們將每秒鐘通過信道傳輸?shù)拇a元稱之為碼元傳輸速率RB,簡稱之為波特率;而將每秒鐘通過信道傳輸?shù)亩M制位的位數(shù)稱之為信息傳輸速率Rb,簡稱之為比特率。對于波特率和比特率的關(guān)系,從碼元和二進制位的關(guān)系就可以推理出。如果一個碼元的狀態(tài)數(shù)可以用M表示,那么一個二進制位的狀態(tài)數(shù)是2,這樣就可以對應(yīng)推理出比特率和波特率的關(guān)系式:比特率=波特率Xlog2M。
在著名的香農(nóng)信息理論中,信號在信道中進行傳輸時一定會(除了理想情況下)受到外界的噪聲干擾,我們一般在研究中采用高斯白噪聲進行模擬信道的干擾,那么信道容量可以計算為C=BWlog2(1+S/N),這就是著名的香農(nóng)公式,其中C就是信道容量,BW是頻帶寬度,S/N是信號與噪聲的比值,簡稱為信噪比。香農(nóng)公式不僅是信息論的基礎(chǔ),同時也是通信原理的基礎(chǔ),也是我們研究通信領(lǐng)域的標準理論。
在數(shù)字通信系統(tǒng)中涉及的技術(shù)問題有很多,比如信源編碼與信源解碼、加密與解密、信道編碼與信道解碼、數(shù)字調(diào)制與數(shù)字解調(diào)。所謂編碼就是為了達到某種目的而對于信號進行的一種變換;而在無線通信中,所謂的調(diào)制就是指載波調(diào)制,也就是用調(diào)制信號去控制載波的參數(shù),參數(shù)包括高頻載波的幅度、頻率和相位,是高頻載波信號隨著基帶信號的變化而變化。而RFID主要采用數(shù)字調(diào)制方式,而數(shù)字通過開關(guān)鍵控載波,這種方法稱之為鍵控法。從而對應(yīng)的參數(shù)調(diào)試就有三種:幅移鍵控(AmplitudeShiftKeying,ASK)、相移鍵控(PhaseShiftKeying,PSK)、頻移鍵控(FrequencyShiftKeying,F(xiàn)SK)。
在RFID中的編碼方式,主要就是使用二進制編碼,也就是用不同形式的代碼來表示二進制的1和0。比如常用的編碼方式有:反響不歸零(NRZ)編碼、曼卻斯特(Manchaester)編碼、單極性歸零(UnipolarRZ)編碼、差動雙向(DBP)編碼、米勒(Miller)編碼、修正米勒編碼、差動編碼、脈沖間隔編碼(PIE)和雙向空間編碼(FM0)等等。
來源:RFID世界網(wǎng)