無線通信中的OFDM技術(shù)及測試

         OFDM(正交頻分多路復(fù)用）具有很高的頻譜效率，比GSM和WCDMA等無線技術(shù)能夠在單位帶寬內(nèi)調(diào)制更多的數(shù)據(jù)。圖1對比了幾種主要無線蜂窩技術(shù)的頻譜效率，以及它們與WLAN和WiMAX的對比情況。以面向移動蜂窩設(shè)備的無線LTE（長期演進(jìn)）和UMB（超移動寬帶）技術(shù)為代表的第四代無線通信技術(shù)計劃將采用OFDM和OFDMA技術(shù)。
 
圖1  主要蜂窩技術(shù)的頻譜效率及其與WLAN和WiMAX的對比。以LTE（即無線蜂窩設(shè)備的長期演進(jìn)）技術(shù)為核心的第四代無線通信將采用OFDM技術(shù)

　　OFDM能夠容忍帶有較高射頻干擾的環(huán)境。某些使用OFDM技術(shù)的通信服務(wù)——例如WLAN——工作在開放的ISM頻帶中，它們必須與很多其他使用該開放頻帶的設(shè)備共存，包括模擬無繩電話（900MHz）、微波爐（2.45GHz）、藍(lán)牙設(shè)備（2.45GHz）、數(shù)字無繩電話（2.45GHz或5.8GHz）和WLAN（2.45GHz或5.8GHz）。OFDM能夠很好地工作在復(fù)雜的多通路環(huán)境中，本文下面將會詳細(xì)說明。

數(shù)字調(diào)制綜述

　　大多數(shù)數(shù)字傳輸技術(shù)都通過調(diào)制一對相位差為90°的正交正弦波來實(shí)現(xiàn)。調(diào)制信號可以表示為一個同相（I）分量與一個正交（Q）分量的矢量和，如圖2所示。
　
圖2  大多數(shù)數(shù)字傳輸技術(shù)都通過調(diào)制一對相位差為90°的正弦波實(shí)現(xiàn)。調(diào)制信號可以表示為一個同相（I）分量與一個正交（Q）分量的矢量和

　　按照這種方法進(jìn)行數(shù)字信號的編碼映射有多種實(shí)現(xiàn)方式。如果改變兩個正弦波之間的相位關(guān)系，那么這就是PSK（相移鍵控）技術(shù)。常見的PSK是采用四個相位的QPSK（四相移鍵控）；如果采用8個相位，那就是8PSK。如果同時改變兩個正弦波的幅值和相位，那就是QAM（正交幅值調(diào)制）技術(shù)。

　　分析所生成的調(diào)制信號的最好方法是采用VSA（矢量信號分析儀），例如吉時利的2820，它以星座圖中正交信號對的形式處理所有的數(shù)據(jù)。圖3給出了幾種調(diào)制信號的星座圖，包括QPSK、8PSK和16QAM。

圖3  幾種調(diào)制信號的星座圖
 
調(diào)制質(zhì)量分析

圖4  衡量數(shù)字接收信號質(zhì)量的常用指標(biāo)是誤差矢量幅值，即EVM。EVM是接收信號矢量誤差幅值與其理想的信號幅值的比值

　　衡量數(shù)字接收信號質(zhì)量的常用指標(biāo)是誤差矢量幅值，即EVM（如圖4所示）。EVM是接收信號的矢量誤差幅值與其理想的信號幅值的比值。EVM從數(shù)學(xué)的角度可以表示為：
　
或
　
　　蜂窩技術(shù)規(guī)范通常用百分比來表示某些量，而在WLAN領(lǐng)域則一般用分貝數(shù)來表示EVM的大小。