數字通信系統詳解

　　每個OFDM系統的子信道數都不同，Wi-Fi無線系統是52條;而類似LTE那樣的手機系統和諸如WiMAX等無線寬帶系統則多達1024條。如此多的子信道使得可以將它們分組。每個組可發送一組聲音或其它數據信號，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系統為例，它使用OFDM方案在20MHz信道上實現54Mbps的數據速率(圖9)。

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

　　如前所述，調制方法隨其在給定帶寬內可傳輸的數據量以及可承受的噪聲強度而異。每個給定Eb/N0比的誤碼率是它的一個度量指標(圖10)。對于低Eb/N0來說，諸如BPSK和QPSK等簡單調制方案可提供更低的誤碼率，這使得它們在關鍵的應用中更可靠。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可在相同帶寬內產生更高的數據速率。此外，需權衡的是在給定帶寬條件下如何取舍誤碼率和數據速率。

　　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的度量。它是比較調制方法效率的一種方法。頻譜效率用每Hz帶寬每秒傳輸的位數((bits/s)/Hz)表示。雖然這種度量通常不包括任何FEC編碼，但有時在比較操作中加入FEC會非常有幫助。

　　還記得56K撥號調制解調器嗎?這種設備在4kHz電話信道內取得了驚人的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無線系統在20MHz信道上的最大吞吐量為54Mbps。標準數字GSM手機在200kHz信道上可實現104kbps的速率，因此其頻譜效率為0.53(bits/s)/Hz。在引入EDGE調制后，頻譜效率提升為1.93(bits/s)/Hz。即將發力的LTE手機在20MHz信道上更將頻譜效率提升到16.32(bits/s)/Hz這樣一個新水平。

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

　　數據壓縮

　　數據壓縮提供了在給定帶寬內傳輸更多數據的另一種方法。可利用各種數學算法將原始數據壓縮成較少的位數。壓縮加快了傳輸速度并將存儲需求降至最低。在接收端進行壓縮算法的反運算，就可以恢復數據。

　　壓縮方案可以產生高達數百比一的壓縮比。它們包括用于MP3播放器、手機、互聯網協議語音(VoIP)電話和數字收音機的語音壓縮方案。視頻也廣泛采用了壓縮技術。MPEG2標準被用于數字電視，而MPEG4和H.264標準則用于移動視頻和視頻監控系統。