数字通信系统详解

　　每个OFDM系统的子信道数都不同，Wi-Fi无线系统是52条;而类似LTE那样的手机系统和诸如WiMAX等无线宽带系统则多达1024条。如此多的子信道使得可以将它们分组。每个组可发送一组声音或其它数据信号，从而允许多种用途共享分配的带宽。典型的信道宽度为5、10和20MHz。以流行的802.11a/g Wi-Fi系统为例，它使用OFDM方案在20MHz信道上实现54Mbps的数据速率(图9)。

　　所有新型手机和无线宽带系统都采用OFDM的原因是，它具有高速性能和可靠的通信品质。宽带DSL基于OFDM技术，许多电力线技术也是如此。但实现OFDM并非易事，DSP在此大显身手。

　　如前所述，调制方法随其在给定带宽内可传输的数据量以及可承受的噪声强度而异。每个给定Eb/N0比的误码率是它的一个度量指标(图10)。对于低Eb/N0来说，诸如BPSK和QPSK等简单调制方案可提供更低的误码率，这使得它们在关键的应用中更可靠。不过，虽然给定的误码率要求更高的Eb/N0值，但不同级别的QAM可在相同带宽内产生更高的数据速率。此外，需权衡的是在给定带宽条件下如何取舍误码率和数据速率。

　　频谱效率

　　频谱效率是对给定速率下在固定带宽上可传输位数的度量。它是比较调制方法效率的一种方法。频谱效率用每Hz带宽每秒传输的位数((bits/s)/Hz)表示。虽然这种度量通常不包括任何FEC编码，但有时在比较操作中加入FEC会非常有帮助。

　　还记得56K拨号调制解调器吗?这种设备在4kHz电话信道内取得了惊人的56kbps速率，其频谱效率为14(bits/s)/Hz。对2.7(bits/s)/Hz的频谱效率来说， 802.11g Wi-Fi无线系统在20MHz信道上的最大吞吐量为54Mbps。标准数字GSM手机在200kHz信道上可实现104kbps的速率，因此其频谱效率为0.53(bits/s)/Hz。在引入EDGE调制后，频谱效率提升为1.93(bits/s)/Hz。即将发力的LTE手机在20MHz信道上更将频谱效率提升到16.32(bits/s)/Hz这样一个新水平。

　　频谱效率显示了借助不同调制方式，到底可将多少数据塞入窄带。表1比较了不同调制方法的相对效率，其中带宽效率就是数据速率除以带宽(或C/B)。

　　数据压缩

　　数据压缩提供了在给定带宽内传输更多数据的另一种方法。可利用各种数学算法将原始数据压缩成较少的位数。压缩加快了传输速度并将存储需求降至最低。在接收端进行压缩算法的反运算，就可以恢复数据。

　　压缩方案可以产生高达数百比一的压缩比。它们包括用于MP3播放器、手机、互联网协议语音(VoIP)电话和数字收音机的语音压缩方案。视频也广泛采用了压缩技术。MPEG2标准被用于数字电视，而MPEG4和H.264标准则用于移动视频和视频监控系统。