无线通信中的OFDM技术及测试

         OFDM(正交频分多路复用）具有很高的频谱效率，比GSM和WCDMA等无线技术能够在单位带宽内调制更多的数据。图1对比了几种主要无线蜂窝技术的频谱效率，以及它们与WLAN和WiMAX的对比情况。以面向移动蜂窝设备的无线LTE（长期演进）和UMB（超移动宽带）技术为代表的第四代无线通信技术计划将采用OFDM和OFDMA技术。
 
图1  主要蜂窝技术的频谱效率及其与WLAN和WiMAX的对比。以LTE（即无线蜂窝设备的长期演进）技术为核心的第四代无线通信将采用OFDM技术

　　OFDM能够容忍带有较高射频干扰的环境。某些使用OFDM技术的通信服务——例如WLAN——工作在开放的ISM频带中，它们必须与很多其他使用该开放频带的设备共存，包括模拟无绳电话（900MHz）、微波炉（2.45GHz）、蓝牙设备（2.45GHz）、数字无绳电话（2.45GHz或5.8GHz）和WLAN（2.45GHz或5.8GHz）。OFDM能够很好地工作在复杂的多通路环境中，本文下面将会详细说明。

数字调制综述

　　大多数数字传输技术都通过调制一对相位差为90°的正交正弦波来实现。调制信号可以表示为一个同相（I）分量与一个正交（Q）分量的矢量和，如图2所示。
　
图2  大多数数字传输技术都通过调制一对相位差为90°的正弦波实现。调制信号可以表示为一个同相（I）分量与一个正交（Q）分量的矢量和

　　按照这种方法进行数字信号的编码映射有多种实现方式。如果改变两个正弦波之间的相位关系，那么这就是PSK（相移键控）技术。常见的PSK是采用四个相位的QPSK（四相移键控）；如果采用8个相位，那就是8PSK。如果同时改变两个正弦波的幅值和相位，那就是QAM（正交幅值调制）技术。

　　分析所生成的调制信号的最好方法是采用VSA（矢量信号分析仪），例如吉时利的2820，它以星座图中正交信号对的形式处理所有的数据。图3给出了几种调制信号的星座图，包括QPSK、8PSK和16QAM。

图3  几种调制信号的星座图
 
调制质量分析

图4  衡量数字接收信号质量的常用指标是误差矢量幅值，即EVM。EVM是接收信号矢量误差幅值与其理想的信号幅值的比值

　　衡量数字接收信号质量的常用指标是误差矢量幅值，即EVM（如图4所示）。EVM是接收信号的矢量误差幅值与其理想的信号幅值的比值。EVM从数学的角度可以表示为：
　
或
　
　　蜂窝技术规范通常用百分比来表示某些量，而在WLAN领域则一般用分贝数来表示EVM的大小。