射频进阶—射频的设计原则到底是什么

我是做专网通信的，专网通信的宽带调制方式就是QAM，波形人口中的“单载波”。做公网通信的，他们宽带调制方式是：“OFDM”，波形人口中的“多载波”。那么为什么专网通信不用OFDM呢？OFDM和QAM的优缺点是什么呢？一、QAMQAM调制（正交幅度调制）中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率。以16QAM为例，通过QAM调制可得到16个不同的波形，分别代表0000，0001....这也意味着一共有16种符号，一个符号可以传递4 bit信息。尽管较高阶的调制速率能够为无线电通信系统提供更快的数据速率和更高水平的频谱效率，但这是有代价的。较高阶的调制方案对噪声和干扰的适应性要差得多。例如传输5Mbps的信号采用64QAM调制，信道带宽不变的情况下，传输更高的码率20Mbps，可能需要采用256QAM。但是随之带来的抗多径能力下降。一个符号的时间总长为50ns，一旦符号相位相差超过1/10,就容易发生信号拓展，解不对的现象。PAR峰均比，做宽带信号必须考虑的问题，即传输信号（电压或电流）的最大值平方和信号平方的平均值之比，计算dB的话是10log, 如果定义均方根之比的话，计算dB就是20log。通常来说峰均比越大，越不利于射频transceiver设计，比如需设计更大动态范围DAC和ADC，PA需回退更多的功率等。PAR有大小，通常需要通信算法仿真得到。单载波的计算，16QAM平均值：最大值：那么峰均比 ：二、OFDMOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM(Multi Carrier Modulation)，多载波调制的一种。OFDM主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI) 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上可以看成平坦性衰落，从而可以消除码间串扰，而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。同样传输20Mbps的信号64OFDM远远小于QAM调制的符号周期，并且由于循环前缀CP的引入，由多径信道引起的ISI很容易就解决了。从上述对比看，OFDM可以解决通信过程中的多径效应，简单说就是更容易通，那么为什么专网不用呢？继续看下去OFDM的峰均比，发送端的OFDM信号是由多个相互正交的子载波求和产生的。当各路子载波上的信号出现同相求和时，会产生较大的峰值信号。下图是QAM和OFDM的CCDF仿真对比。可以看到OFDM的峰均比为10左右。在同样的情况下，通道中传输OFDM信号，需要更大的回退以保证信号质量。而很多的专网通信是移动站，和公网基站有自己的电站不同，专网移动为了保证设备的通信时长对设备的效率要求更高。其次专网通信对传输码率不像公网一样要求那么高。所以取以上两个原因，相比较而言，专网更愿意在波形侧改进多径效应去获取更长的待机时间。下一代卫星通信更倾向采用单载波调制方式的原因也是如此。附：QAM调制代码c = [-5 -5i 5 5i -3 -3-3i -3i 3-3i 3 3+3i 3i -3+3i -1 -1i 1 1i];M = length(c);data = randi([0 M-1],2000,1);modData = genqammod(data,c);rxSig = awgn(modData,40,'measured'); h = scatterplot(rxSig);hold onscatterplot(c,[],[],'r*',h)gridhold off本文仅代表个人观点，如果疑义，尽情的批评博主吧。来源：射频通信链