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  • 2021-02-02 01:14:43

    我们都是到对于任何一个信号经过傅里叶变换(Fourier Transition),可以在一个频率谱第一个零点定义为信号的带宽,常常被我们认为信号的基带带宽(Base bandwidth)。基带信号在发射过程中经过信号调制后根据信道的宽度可以调至到一定的码元速率(symbol Rate),请注意与信号数据速率(Data Rate)区别。码元速率可以认为是一个“黑盒子”,每秒A给B一个盒子就认为码元速率是(1Symbol/s),如果A一次给B 1M(1000000)盒子可以认为码元速率是(1M Symbol/s)。那什么是数据速率呢?数据速率可以这样认为,每个“黑盒子”内装有的球的个数有效表示二进制位数,如果盒子内装有四个球,可以有效表示两位信息表示(00 01 10 11)。A一次给B一个盒子就认为A给B总共的球的个数是4,有效信息量二进制位数就是2,数据速率也就是(2 bit/s)。可以认为球的有效信息量就是数据速率。比如当有8个球时候可以用3为信息量表示(000 001 010 011 100 101 110 111),A一次给B一个盒子就认为A给B总共的球的个数是8,有效信息量可以用三个二进制位数表示,数据速率也就是(3 bit/s).实际中对于不同的调制调制方式(QPSK 8QAM 16QAM 64QAM)就类似盒子内不同的球的个数。如16QAM代表该调制方式下有16个球,在一个黑盒子中可以表示4bit的有效信息。因此码元速率与数据速率的有效关系可以表示为:Rb = Rs log2M

    其中M是不同调制方式中球的个数,Rb代表数据速率,Rs代表码元速率。当M=2 为二进制调制方式时,码元速率与数据速率相同。

    在信号经过调制方式后,经过发射到相应的信号带宽时,该信道带宽为W,经过香农定律我们带宽为W的信道可以达到的容量(信道可以传输的最大信号速率)计算关系如下:

    C = W log2(1 + S/N)

    可以看出实际的信息的数据速率不仅由调制码元速率决定还受到信道的带宽、信噪比影响,当然了也与数据包的格式、工作模式、发射到信道中损耗等都有关系才决定我们发射信号实际的数据速率。

    载波是个单频点概念在调制过程中只起到频谱搬运的作用,比如10M带宽的信号在载波大小为2.4G和5G上调制过程中分别将信号搬运至2.390~2.410M和4.990~5.010M范围内对于多载波信号传输如(OFDM)调制方式利用多载波多带宽工作方式提高信号传输速率。如果说载波与信号带宽的关系那就与信号在接受过程中滤波器品质因数有关。我们可以根据载波大小信号带宽设计出合理的品质因数滤波器。

    Q = f / B

    其中f是载波的大小,B是滤波器3dB带宽大小。

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  • 一、码元概念、 二、码元进制、 三、速率、 四、码元传输速率 与 波特、 五、信息传输速率、 六、带宽、 七、码元速率计算、





    一、码元概念



    "码元" 概念 : 使用 固定时长信号波形 , 代表 不同 离散数值 基本波形 , 是 数字通信 中 数字信号的 计量单位 , 该 固定时长 内的 信号 称为 K K K 进制码元 , 该 固定时长 称为 码元宽度 ;

    • 固定时长 : 指的是 高电平 , 低电平 的 持续时间 , 该时间必须是固定的 ;

    • 码元 本质 :信号波形 ;

    • 不同 离散数值 : 指的是 0 0 0 1 1 1 ;

    • 计量单位 : 1 1 1 个信号对应 1 1 1 个码元 ;

    在这里插入图片描述





    二、码元进制



    "码元" 进制 :码元 离散值 有 M M M时 , 该 码元 称为 M M M 进制码元 ( M ≥ 0 M \geq 0 M0 ) ;

    二进制码元 : 计算机中的码元是二进制码元 , 码元 只有 0 0 0 1 1 1 两个离散值 ;


    "码元" 信息量 : 一个 码元 可以携带多个比特信息量 , 二进制 码元 只能携带 1 1 1 个 比特 的信息量 , 有两种不同的信息 , 0 0 0 状态 , 或 1 1 1 状态 ;


    4 4 4 进制码元示例 :

    • 4 4 4 进制码元离散值 : 码元 的 离散值 有 4 4 4 个 ;

    • 4 4 4 进制码元信号波形 :信号波形有 4 4 4 种高低不同的电平取值 ;

    • 4 4 4 进制码元信息量 : 该码元可以 携带 2 2 2 比特的信息量 , 分别是 00 , 01 , 10 , 11 四种码元取值 ;





    三、速率



    "速率" 概念 : 速率 又称为 数据率 , 是 数据的 传输速率 , 单位时间 内传输的 数据量 ; 可以使用 码元传输速率信息传输速率 表示 ;

    上述 “速率” 是 发送速率 , 是 主机向链路 , 传输数据的速度 ;


    注意与 “传播速率” 进行区分 , “传播速率” 指的是在整个链路上的传播速度 , 即 电磁波的传输速度 ;





    四、码元传输速率 与 波特



    码元传输速率 : 1 1 1 秒传输多少个码元

    • 别名 : 码元速率 , 波形速率 , 调制速率 , 符号速率 ;

    • 概念 : 单位时间 内 , 数字通信系统 传输的 码元个数 , 单位是 波特 ( Baud ) ;


    "波特" 是速度单位 , 1 1 1 波特 就是 1 1 1 码元 / 秒 ;


    "波特" 简介 : 1 1 1 波特 , 表示 数字通信系统 1 1 1 秒中 传输 1 1 1 个码元 ;

    • 码元个数说明 : 又称为 脉冲个数信号变化次数 ;

    • 码元信息量说明 : 码元可以是多进制的 , 也可以是二进制的 , 计算机网络中指的是二进制的码元 ;

    • 码元信息量示例 : 1 1 1 波特下 , 二进制码元每秒传输 1 比特数据 , 4 4 4 进制码元 每秒 传输 2 比特数据 ;


    "码元传输速率" 与 “数据传输速率” 无关 ;





    五、信息传输速率



    信息传输速率 : 1 1 1 秒传输多少个比特

    • 别名 : 信息速率 , 比特率 ;

    • 概念 : 单位时间内 , 数字通信系统 , 传输的 二进制码元个数 ;

    • 二进制码元 : 其 信息量 就是 1 1 1 比特 ;

    • 单位 : 比特/秒 ( bit/s ) ;


    "码元传输速率" 与 “信息传输速率” 关系 :

    • 码元信息量 : 1 1 1 码元 携带 n n n 比特 信息量 ;

    • 换算关系 : M M M 波特 的 “码元传输速率” 对应 M × n M \times n M×n 比特/秒 的 “信息传输速率” ;





    六、带宽



    "带宽" 概念 : 单位时间 内 , 从 网络中 一点 到 另一点 所能通过的 最高数据率 ; 单位是 比特/秒 ;

    带宽 常用于 表示 网络的通信线路 传输数据的能力 ;





    七、码元速率计算



    数字通信系统 1 1 1 :

    • 4 4 4 进制码元 : 1 1 1 个码元 有 2 2 2 比特 信息量 ;
    • 4 4 4 秒传输 8000 8000 8000 个码元
    • 计算 码元传输速率 : 码 元 传 输 速 率 = 8000 4 = 2000   B a u d 码元传输速率 = \cfrac{8000}{4} = 2000 \ Baud =48000=2000 Baud
    • 计算 信息传输速率 : 信 息 传 输 速 率 = 2000 × 2 = 4000   b / s 信息传输速率 = 2000 \times 2 = 4000 \ b/s =2000×2=4000 b/s

    数字通信系统 2 2 2 :

    • 16 16 16 进制码元 : 1 1 1 个码元有 4 4 4 比特 信息量 ;
    • 6 6 6 秒传输 7200 7200 7200 个码元
    • 计算 码元传输速率 : 码 元 传 输 速 率 = 7200 6 = 1200   B a u d 码元传输速率 = \cfrac{7200}{6} = 1200 \ Baud =67200=1200 Baud
    • 计算 信息传输速率 : 信 息 传 输 速 率 = 1200 × 4 = 4800   b / s 信息传输速率 = 1200 \times 4 = 4800 \ b/s =1200×4=4800 b/s

    对比上述两个 数字通信系统 的 系统传输速率 : 对比 “信息传输速率” , 第 2 2 2 个数字通信系统 信息传输速率更快一些 ;

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  • 其中, Rb(码元速率)、fs(采样率)、N(一个码元周期内对码元的采样点数) 先说结论,因为调制时,信源序列与调制信号(正弦信号)的点数必须一样,尤其是多路信源序列一起调制时,因为最终的已调信号储存在一...

    一、为什么“fs = Rb x N”

           其中, Rb(码元速率)、fs(采样率)、N(一个码元周期内对码元的采样点数)

            先说结论,因为调制时,信源序列与调制信号(正弦信号)的点数必须一样,尤其是多路信源序列一起调制时,因为最终的已调信号储存在一个矩阵的不同行里,而矩阵不同行的列数必须一样,也就是说不同码元速率的码元系列,最终的采样点数都是一样的。

    二、对码元速率分别为1Msymbol/s、2Msymbol/s 4Msymbol/s 和5Msymbol/s的信源经过汉明编码后序列进行调制

    采样率(fs)、每个码元上的采样点数(N)和码元速率(Rb)直接的关系是:

                                  fs = Rb x N

        由实验要求我们可以知道:

        Rb = 1 / 2 / 4 / 5 Msybol/s;

        下面表格是采样率fs、码元速率Rb、不同码元速率序列的码元采样点数N和载波频率f的大小:

    信源序列

    fs

    Rb

    N

    f

    1、

    1000 MHz

    1 Msymbol/s

    1000

    90 MHz

    2、

    2000 MHz

    2 Msymbol/s

    1000

    100 MHz

    3、

    4000 MHz

    4 Msymbol/s

    1000

    110 MHz

    4、

    5000 MHz

    5 Msymbol/s

    1000

    120 MHz

    (1).观察4路已调信号

    Figure1:码元速率为1Msymbol/s的信源序列经汉明码编码后波形及已调信号波形:

        Figure2:码元速率为2 Msymbol/s的信源序列经汉明码编码后波形及已调信号波形:

        Figure3:码元速率为4 Msymbol/s的信源序列经汉明码编码后波形及已调信号波形:

        Figure4:码元速率为5 Msymbol/s的信源序列经汉明码编码后波形及已调信号波形:

    Figure5:4路信源序列编码后波形与调制后已调信号波行:

               

    代码:

    clc;
    clear;
    close all;
    %% 信源产生序列
    m=zeros(4,100);%m是一个4行100列的矩阵
    for i = 1:4
        m(i,:)=randi([0,1],1,100);%m的每一行都是一组长度为100的随机序列
    end
    %% 信道编码
    %使用MATLAB实现(7,4)汉明码编码
    n=7;%码长
    k=4;%信息位长
    A=[1 1 1; 1 1 0;1 0 1;0 1 1];
    %A代表了监督关系,监督关系是
    %code(5)=code(1)^code(2)^code(3)
    %code(6)=code(1)^code(2)^code(4)
    %code(7)=code(1)^code(3)^code(4)
    G=[eye(k) A];%生成矩阵
    H=[A'  eye(n-k) ];%校验矩阵
    %编码
    code = zeros(4,175); %对于编码后序列进行定义
    A=[0 0 0 0];
    for i = 1:4
        for j = 1:4:100
            A=[m(i,j),m(i,j+1),m(i,j+2),m(i,j+3)];%将每路信源序列分成四个一组,作为信息位。
            A=mod(A*G , 2); %进行编码,四位的信息位变成七位的汉明码序列。
            for z = 1:7:175
                code(i,z)   = A(1);%对编码后的汉明码序列赋值给code
                code(i,z+1) = A(2);
                code(i,z+2) = A(3);
                code(i,z+3) = A(4);
                code(i,z+4) = A(5);
                code(i,z+5) = A(6);
                code(i,z+6) = A(7);
            end
        end
    end
    
    %% DBPSK调制
    Rb = [1000000,2000000,4000000,5000000];%四路码元系列的码元速率,单位为sybol/s
    fs = [1000000000,2000000000,4000000000,5000000000];%采样频率,单位为Hz;
    N = 1000;%每个码元上的采样点数
    total_t = 175 ./ Rb ;%总时间,传输完175个码元的时间。
    f = [90000000,105000000,110000000,120000000];%载波频率,单位为Hz
    M = 175;%汉明码长度
    signal_DBPSK=zeros(4,N*M);
    for i = 1:4
        t = 0:1/fs(i):total_t(i)-1/fs(i);%采样序列定义
        %对码元系列采样
        fz=ones(1,N); %定义复制的次数N,N为每码元的采样点数
        code_lone = code(i,:); 
        x1=code_lone(fz,:);   %复制的第1行复制N次
        dnrz=reshape(x1,1,N*M);   %产生单极性不归零矩形脉冲波形
        snrz=2*dnrz-1;   %产生双极性不归零矩形脉冲波形
        signal_tiaozhi = sin(2*pi*f(i)*t);%调制信号
        signal_DBPSK(i,:) = snrz.* signal_tiaozhi;%调制,产生已调信号。
        figure;
        subplot(211);
        plot(t,snrz),axis([0,0.0000008 -1.2 1.2]),title('汉明码双极性不归零脉冲波形'),
        xlabel('t/s'),ylabel('幅度');
        subplot(212);
        plot(t,signal_DBPSK(i,:)),axis([0,0.0000008 -1.2 1.2]),title('已调信号时域波形'),
        xlabel('t/s'),ylabel('幅度');
    end
    

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  • 码元速率估计-速率信号法

    千次阅读 2019-09-23 10:09:22
    速率信号法 源自师姐论文《卫星信号频谱监测系统关键技术研究与实现-董雪》 速率信号法的实现 思想 算法思想看论文,这里主要就是注意index那里的细节,记得减1. 没有用czt细化频谱,用了zoomfft来细化,这个方法...

    速率信号法

    源自师姐论文《卫星信号频谱监测系统关键技术研究与实现-董雪》

    速率信号法的实现

    思想

    算法思想看论文,这里主要就是注意index那里的细节,记得减1.

    没有用czt细化频谱,用了zoomfft来细化,这个方法更加容易工程实现。所有的频谱变换全部只用移动数组就可以,不用去做指数计算。减少计算量。zoomfft原理可以参考了这里

    问题:为什么细化后得到的结果不对,和估计的结果值有所偏差,目前还没想明白。可能在计算一些地方的时候的近似运算会导致这个结果。

    源代码

    % 测试速率信号法
    clc
    clear all
    close all
    
    sr = 1000;
    fs = 8e3;
    
    N = sr;
    
    srcData = randsrc(1, N, [0:3]);
    modData = pskmod(srcData, 4);
    % 脉冲成型滤波器
    ipoint = fs / sr;
    span = 21;
    pointFir = span * ipoint;
    upData = upsample(modData, ipoint);
    sendPulser = rcosdesign(0.5, span, ipoint, 'sqrt');
    sendData = conv(upData, sendPulser);
    % 形成发射信号,这里主要减去卷积带来的时延部分,详细请看数字信号处理
    sendData = sendData(pointFir/2 + 1 : end - pointFir/2);
    
    
    % 计算速率信号
    for i = 1:length(sendData) %求得速率信号
        if(i<length(sendData))
            res(i) = (norm(sendData(i+1)-sendData(i)))*fs; %norm(x)求x的2范数  
        end
    end
    
    % 寻找小于长度的最大的2的幂次方长度
    n=nextpow2(length(res)); %求出 2^n >= length(res) 的n值
    n=n-1;
    len=2^n;
    % 数据长度改变,分辨率发生变化
    df = fs / len;
    
    res=res(1:len);
    freResponse = fft(res);
    ampResponse = abs(freResponse);
    % 显示频谱, 去除0频后,最大的频率分量就是码元速率的粗估计
    plot((0:length(ampResponse)-1)*df, ampResponse);
    % 去除0频
    a = ampResponse(1);
    ampResponse(1) = 0;
    [~, index] = max(ampResponse);
    ampResponse(1) = a;
    % 这里有个细节,注意matlab是从1到index开始取得,这样的话就会错过0频,
    % 所以我们的index转频率的时候,要记得-1
    coarseSymbolRate = (index-1) * df
    
    
    % 细化频谱
    % 设置细化倍数,需要设置为2的n次幂
    m = 64;
    n0 = len / m;
    
    % 移动右侧频谱到0频的右边
    n02 = n0 / 2;
    right = index + n02;
    tmp = right + 1 - index;
    assert(tmp == n02+1);
    freResponse(1:tmp) = freResponse(index:right);
    % 左侧频谱到负频率
    left = index - n02 + 1;
    tmp = n02 - 1;
    assert(tmp == (index - left));
    freResponse((length(freResponse) - tmp+1):end) = freResponse(left:(index-1));
    freResponse(right+1:end-tmp) = 0;
    
    % ifft
    timeSignal = ifft(freResponse);
    % 下采样
    downTimeSignal = downsample(timeSignal, m);
    downTimeSignalFreqResponse = fft(downTimeSignal, len);
    leftFreq = (left-1) * df;
    rightFreq = (right-1) * df;
    downTimeSignalFreqResponse = circshift(downTimeSignalFreqResponse, floor(len/2));
    f = linspace(leftFreq, rightFreq, len);
    ampDownTimeSignalFreqResponse = abs(downTimeSignalFreqResponse);
    figure()
    plot(f, ampDownTimeSignalFreqResponse);
    [~, index] = max(ampDownTimeSignalFreqResponse);
    df = (rightFreq - leftFreq) / len;
    accurateSr = (index - 1) * df + leftFreq
    % 频谱图中最大点就是结果
    
    
    展开全文
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  • 码元速率

    千次阅读 2021-05-10 23:21:37
    可以用码元传输速率和信息传输速率表示。 码元传输速率:他表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数,单位是波特。1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元。这里的码元可以是多进制的,也可以是二进制的,但码元
  • 这里写目录标题==2.1.1 物理层的基本概念==物理层接口特征==2.1.2 数据通信基础知识====2.1.3 码元、波特、速率、带宽====2.1.4 奈氏准则和香农定理====2.1.5 编码与调制(1)====2.1.6 编码与调制(2)== 2.1.1 物理层...
  • 码元速率和信息速率

    万次阅读 2012-09-12 21:26:50
     码元速率:Rc  信息速率:Ri  如果我们使用二进制码元,那么一位码元就表示一位信息,也就是说信息是由一个bit来表示的,而对于二进制的码元来讲,一个码元就是一个bit的二进制码.这样来讲,如果1秒钟传输2400bit...
  • 码元、波特、速率、带宽 常在计算题中考察。 码元(Symbol) 定义 码元是指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲),代表离散数值(0,1)的基本波形。当有多个离散状态时,称为M进制码元(0,1状态就是2进制码元),改...
  • 首先估计信号的载频和初相,然后由估计的参数构造相关接收机,相关接收机的输出在相位跳变处出现拐点,利用拐点之间的距离进行码元宽度估计。仿真结果表明,本方法比Haar小波变换法性能好,尤其在信噪比低于7 dB时,...

空空如也

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