數(shù)字通信系統(tǒng)詳解

　　每個(gè)OFDM系統(tǒng)的子信道數(shù)都不同，Wi-Fi無線系統(tǒng)是52條;而類似LTE那樣的手機(jī)系統(tǒng)和諸如WiMAX等無線寬帶系統(tǒng)則多達(dá)1024條。如此多的子信道使得可以將它們分組。每個(gè)組可發(fā)送一組聲音或其它數(shù)據(jù)信號，從而允許多種用途共享分配的帶寬。典型的信道寬度為5、10和20MHz。以流行的802.11a/g Wi-Fi系統(tǒng)為例，它使用OFDM方案在20MHz信道上實(shí)現(xiàn)54Mbps的數(shù)據(jù)速率(圖9)。

　　所有新型手機(jī)和無線寬帶系統(tǒng)都采用OFDM的原因是，它具有高速性能和可靠的通信品質(zhì)。寬帶DSL基于OFDM技術(shù)，許多電力線技術(shù)也是如此。但實(shí)現(xiàn)OFDM并非易事，DSP在此大顯身手。

　　如前所述，調(diào)制方法隨其在給定帶寬內(nèi)可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量以及可承受的噪聲強(qiáng)度而異。每個(gè)給定Eb/N0比的誤碼率是它的一個(gè)度量指標(biāo)(圖10)。對于低Eb/N0來說，諸如BPSK和QPSK等簡單調(diào)制方案可提供更低的誤碼率，這使得它們在關(guān)鍵的應(yīng)用中更可靠。不過，雖然給定的誤碼率要求更高的Eb/N0值，但不同級別的QAM可在相同帶寬內(nèi)產(chǎn)生更高的數(shù)據(jù)速率。此外，需權(quán)衡的是在給定帶寬條件下如何取舍誤碼率和數(shù)據(jù)速率。

　　頻譜效率

　　頻譜效率是對給定速率下在固定帶寬上可傳輸位數(shù)的度量。它是比較調(diào)制方法效率的一種方法。頻譜效率用每Hz帶寬每秒傳輸?shù)奈粩?shù)((bits/s)/Hz)表示。雖然這種度量通常不包括任何FEC編碼，但有時(shí)在比較操作中加入FEC會(huì)非常有幫助。

　　還記得56K撥號調(diào)制解調(diào)器嗎?這種設(shè)備在4kHz電話信道內(nèi)取得了驚人的56kbps速率，其頻譜效率為14(bits/s)/Hz。對2.7(bits/s)/Hz的頻譜效率來說， 802.11g Wi-Fi無線系統(tǒng)在20MHz信道上的最大吞吐量為54Mbps。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字GSM手機(jī)在200kHz信道上可實(shí)現(xiàn)104kbps的速率，因此其頻譜效率為0.53(bits/s)/Hz。在引入EDGE調(diào)制后，頻譜效率提升為1.93(bits/s)/Hz。即將發(fā)力的LTE手機(jī)在20MHz信道上更將頻譜效率提升到16.32(bits/s)/Hz這樣一個(gè)新水平。

　　頻譜效率顯示了借助不同調(diào)制方式，到底可將多少數(shù)據(jù)塞入窄帶。表1比較了不同調(diào)制方法的相對效率，其中帶寬效率就是數(shù)據(jù)速率除以帶寬(或C/B)。

　　數(shù)據(jù)壓縮

　　數(shù)據(jù)壓縮提供了在給定帶寬內(nèi)傳輸更多數(shù)據(jù)的另一種方法。可利用各種數(shù)學(xué)算法將原始數(shù)據(jù)壓縮成較少的位數(shù)。壓縮加快了傳輸速度并將存儲(chǔ)需求降至最低。在接收端進(jìn)行壓縮算法的反運(yùn)算，就可以恢復(fù)數(shù)據(jù)。

　　壓縮方案可以產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百比一的壓縮比。它們包括用于MP3播放器、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議語音(VoIP)電話和數(shù)字收音機(jī)的語音壓縮方案。視頻也廣泛采用了壓縮技術(shù)。MPEG2標(biāo)準(zhǔn)被用于數(shù)字電視，而MPEG4和H.264標(biāo)準(zhǔn)則用于移動(dòng)視頻和視頻監(jiān)控系統(tǒng)。