| 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(phase shift keying,相移键控)技术。常见的PSK是采用四个相位的QPSK(quadrature phase shift keying,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(quadrature amplitude modulation,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(vector signal analyzer,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
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。
 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。
多路径问题
多路径问题进一步增大了EVM测量的复杂性。图5给出了一种符号速率为每秒1M的蓝牙信号。在这一速率下,接收器将在一微秒的时间窗口内接收到一个特定的符号。如果由于多路径问题而使信号延迟了一微秒以上,接收器将在下一个符号周期内收到应有的符号,从而引起严重的符号错误。
 图5. 如果信号直接到达路径与反射到达路径的长度差异使传输延迟差超过1微秒,那么接收器将在下一个符号周期内收到符号。
数据速率越快,多路径引起ISI(Inter Symbol Interference,符间干扰)问题的可能性就越大。减少误码率最直接的方法是降低符号速率,使得每个符号持续的时间延长,增强抵抗多路径问题的能力。但是,这种方法会降低数据速率。我们需要一种既能够降低符号速率,又不会降低数据速率的方法——看起来似乎是一件不可能的事。OFDM技术是解决这一难题的方法。
OFDM技术能够同时传输大量间隔紧密的载波,每个载波调制一个不同的信号。如图6所示,单独的I和Q输入信号被转换成分离的载波。每个载波的符号速率较低,因而具有较强的抵抗多路径问题的能力。但是由于载波数量很多,所以总体上仍然保持较高的数据速率。相邻载波都是频率相互正交的,从而使它们之间的串扰降到最低限度,不需要窄带滤波器。

图6. 与每次传输一个符号不同的是,OFDM能够通过大量载波同时传输多个符号。这就是频分多路复用分量。子载波分布在精心选择的多个频率上,相互“正交”,邻近的子载波不会相互干扰。 |