码片与码元之间的关系

码片与码元之间的关系

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/m0_75095200/article/details/145796313

在通信系统中，码片和码元是两个基本且重要的概念。虽然它们都用于信息的传输，但它们在定义、应用场景、速率关系、功能作用以及时间和空间特性等方面存在显著差异。本文将从多个维度详细对比分析码片和码元的区别和联系。

概念定义

• 码片：是扩频通信中，用伪随机序列表示信息码元时的基本单元。如在 CDMA 系统中，用伪随机码扩频，其每个元素就是码片2。
• 码元：是数字通信中承载一定信息量的基本信号单元。像二进制通信中 “0”“1”，四进制中的 “00”“01”“10”“11” 等都是码元。

应用场景

• 码片：主要用于扩频通信系统，如 CDMA、WCDMA、LoRa 等系统12。
• 码元：用于各种数字通信系统，包括数字调制、编码等技术中，如在基带传输、频带传输的调制解调过程中。

速率关系

1. 码片 Chip

• 每2^SF个码元(Symbol)组合成一个码片(Chip)

2. 码元 Symbol

• 码元 = 符号
• 发送信号将调制带宽BW划分为2^SF个频率的码元(Symbol),一个码元承载SF个bit

3. 码片速率

• 单位：Hz
• LoRa调制逻辑上是恒定包络，等效与每1HZ带宽上每秒发送一个码片,所以码片速率等于BW
• BW = 125kHz
• 码片速率 = 125000 (chips/s)

4. 码元速率 Rs

• 单位：bps
• Rs = BW/(2^SF)
• 码片：码片速率一般远高于码元速率和数据速率。比如在 WCDMA 系统中，码片速率为 3.84MHz2。
• 码元：码元速率也叫符号速率，与数据速率和调制方式有关。如在 BPSK 调制中，码元速率等于数据速率；在 QPSK 调制中，码元速率是数据速率的一半。

功能作用

• 码片：实现扩频，提高抗干扰、抗多径能力，区分不同用户信号。如 GPS 系统中，不同卫星用不同码片序列发送信号2。
• 码元：承载和传输信息，不同取值代表不同信息内容，通过调制映射到载波上传输。

时间和空间特性

可变前导 Variable Preamble
可变前导部分由4-65535个长度的up-chirp符号组成,主要提供信号检测、接收机增益设置频率和采样时间同步等功能
帧起始分隔符 Start Frame Delimiter
由2.25个符号宽度的标准down-chirp信号组成

帧数据包括两种Header数据包头，1：Explicit Header mode、2:Implicit Header mode;
1 包含头内容，而2不包含头内容
可通过地址为0x1D的RegModemConfig寄存器的bit0进行配置]
包头组成：payload长度、CR、CRC存在与否、CRC
2.2.1 Payload长度
Header中的第一个Byte用于表示整个数据包中，后续payload内容的长度，占了8个bit，因此一包LoRa数据最大内容为255Byte

• 码片：在时间上，一个码元通常由多个码片组成。在空间上，其更多与扩频后的信号空间相关，不同用户的码片序列在扩频后的信号空间中相互正交或具有特定相关性。
• 码元：在时间上，码元持续时间相对较长，是信号在信道中传输的基本时间单元。在空间上，其与调制后的信号星座图等空间概念相关，不同的码元在信号空间中有不同的位置和分布。