信号与信道

波特率与比特率

（1）波特率：码元传输速率简称波特率。指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示。
（2）比特率：每秒钟内传输的二进制位的位数，即信息传输速率。
（3）波特率与比特率的关系：比特率=波特率×log2M比特率=波特率\times log_{2} M
例题：
例 5.1 设某数字传输系统传送二进制码元的速率为2400Baud。
试求：（1）该系统的传输速率；（2）若该系统改为传送十六进制信号码元，码元速率不变，该系统这时的信息传输速率。
例5.2 已知二进制数字信号的比特率为2400bit/s。若该系统信息传输速率不变，当变换为四进制信号码元时，求这时的波特率。

信道容量

（1）具有理想低通矩形特性的信道
最高数据传输速率为C=2BWlog2MC=2BWlog_2M
（2）带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道
信道容量为C=2BWlog2(1+SN)C=2BWlog_2(1+\frac{S}{N})
（3）RFID的信道容量
频带宽度越大，信道容量就越大。因此，在物联网中RFID主要选用微波频率，微波频率比低频频率和高频频率有更大的带宽。
信噪比越大，信道容量就越大。RFID无线信道有传输衰减和多径效应等，应尽量减小衰减和失真，提高信噪比。
例 5.3已知某信道带宽为3.4kHz。试求：（1）当信道输出信噪比为30dB时，信道的容量；（2）若要再该信道中传输33.6kbit/s的数据，接收端的最小信噪比。

常用编码

所谓基带编码，是将数字信号编码成更适合传输的数字信号。
二进制编码是用不同形式的代码来表示二进制的1和0。

编码格式

非归零编码（NRZ）

有双极性不归零码和单极性不归零码。
单极性NRZ码的能量更为集中。
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NRZ码变型：二进制脉冲宽度调制（BPLM）

通过固定周期的脉冲生成，是由可变时隙进行分隔的。
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单极性归零编码（Unipolar RZ）

当发1码时发出正电流，但正电流持续的时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发0码时，完全不发送电流。
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曼彻斯特编码

用电压跳变的相位不同来区分1和0，其中从高到低的跳变表示1，从低到高的跳变表示0。
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优点：自同步编码（跳变发生在每一个码元的中间，可以作为位同步时钟）和构成比特数据的校验。通常用于从电子标签到读写器采用副载波的负载调制时的数据传输。

双相空间编码（FM0）–曼彻斯特编码变型

是电子标签向读写器传送数据的编码方式。
符号“0”– 在时间中间和边沿均发生电平改变（3次变化）。
符号“1” – 只在时间边沿发送电平改变。
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米勒编码

是改进的曼彻斯特编码。Miller编码在半个位周期内的任意边沿表示二进制1，而经过下一个位周期中不变的电平表示二进制0。
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可以看出miller编码0频分量少；频谱更加集中；比曼彻斯特码更适合RFID系统传输

差动双相（DBP）

在半个位周期中用任意的边沿表示二进制0，而没有边沿就是二进制1。

RFID编码准则

  1. 能量来源
    信道编码方式首先必须保证不能中断读写器对电子标签的能量供应。
    要求基带编码在每两个相邻数据位元间具有跳变的特点。这样可以保证在连续出现“0”时对电子标签的能量供应，而且便于电子标签从接收到的码中提取时钟信息。
  2. 尽可能地降低对其他设备的干扰
  3. 考虑电子标签检错的能力：判断是否误码和电子标签冲突
    曼彻斯特编码、差动双向编码、双相空间编码和单极性归零编码具有较强的编码检错能力。
  4. 考虑电子标签时钟的提取
    曼彻斯特编码、密勒编码、脉冲间隔编码和差动双向编码容易使电子标签提取时钟。

常用调制

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习题

5-1.设某数字传输系统传送二进制码元的速率为1200Baud。
试求：（1）该系统的传输速率；（2）若该系统改为传送八进制信号码元，码元速率不变，该系统这时的信息传输速率。
5-2. 已知二进制数字信号的比特率为1200bit/s。若该系统信息传输速率不变，当变换为八进制信号码元时，求这时的波特率。
5-3. 已知某信道带宽为2.5kHz。试求：（1）当信道输出信噪比为30dB时，信道的容量；（2）若要在该信道中传输24kbit/s的数据，接收端要求的最小信噪比。
5-4. 什么是信源编码、信道编码和保密编码？在数字通信系统中各有什么作用？
5-5. RFID常用的编码格式有哪些？具体是怎么定义的？
5-6. 对于13.56MHz的RFID系统，当副载波频率为212kHz时，画出振幅键控ASK的副载波调制的二重调制过程。