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數(shù)字通信技術(shù)與儀器測量技術(shù)
2015-09-04
隨著數(shù)字無線通訊時代的來臨，原本一些日常使用的通訊設(shè)備也逐漸開始數(shù)字化了。
數(shù)字通信技術(shù)與應(yīng)用
現(xiàn)今的各種通信系統(tǒng)基本上可以用“調(diào)制方式”來區(qū)分以及分類：
1. MSK/GMSK: 為歐洲蜂窩移動電話GSM以及AMPS的移動數(shù)據(jù)傳輸CDPD采用。
2. BPSK：為Cable Modem所采用。
3. QPSK/DQPSK：適用于衛(wèi)星通信、美國的窄帶CDMA、北美數(shù)字蜂窩系統(tǒng)NADC、日本的PDC以及PHS。
4. OQPSK：為美國的窄帶的CDMA以及衛(wèi)星通信所采用。
5. FSK/GFSK：為歐洲數(shù)字無繩電話DECT、數(shù)字尋呼系統(tǒng)POCSAG/FLEX,ERMES所采用。
6. 8/16 VSB：為北美數(shù)字電視(ATV)、廣播以及數(shù)字有線電視所采用。
7. 16QAM：為微波數(shù)字通信、數(shù)據(jù)機、DVB－C、DVB－T所采用。
一般來說，“通信”是一項成熟的技術(shù)，但是這通常是指模擬通信，因為數(shù)字通信的革命正方興未艾。首先，模擬通信與數(shù)字通信的差異在于:
· 模擬通信從頭到尾都未將音頻語音做任何型式的變化，而數(shù)字通信一開始就將模擬型式的音頻語音信號進行數(shù)字化處理。因此數(shù)字調(diào)制不僅可以傳送音頻語音信號，而且還可以進行數(shù)據(jù)通訊的傳輸；
· 其次，模擬通訊的調(diào)制技術(shù)只有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等三種，然而在數(shù)字調(diào)制方面，就只有I－Q調(diào)制一種。
· 尤其在射頻傳輸?shù)募夹g(shù)方面，由于模擬信號是不可分割的，但是數(shù)字信號則是一件非常簡單的事情，因此模擬通信在處理射頻傳輸?shù)募夹g(shù)只有頻分多址(FDMA)/頻分雙工(FDD)；而在數(shù)字通信方面，有多種技術(shù)可供選擇，如頻分多址、時分多址或碼分多址，且在收發(fā)雙工方面，除了FDD之外，也可以采用TDD的雙工技術(shù)。
儀器測量技術(shù)與應(yīng)用
從上述的分析比較中，我們可以發(fā)現(xiàn)模擬通信與數(shù)字通信比較：
· 在基頻方面是正弦波對數(shù)字位元；
· 在調(diào)制方面是AM/FM/PM對IQ調(diào)制；
· 在射頻傳輸方面，則是連續(xù)波對時變信號。
因此在模擬通信測得是靈敏度，但是在數(shù)字通信則變成誤碼率BER或者幀誤碼率FER；在模擬通信的調(diào)制參數(shù)是調(diào)制系數(shù)、調(diào)制頻偏等，而在數(shù)字調(diào)制則是EVM、I－Q、I－Q 偏值等；在模擬通信的射頻測量測載波頻率、發(fā)射功率、帶寬等，而在數(shù)字通信的射頻測量參數(shù)有些與模擬通信一樣，另外多了時變的參數(shù)，如載波的ON/OFF比，相鄰信道功率等。
由此在基帶和調(diào)制方面的測量參數(shù)，模擬調(diào)制通信與數(shù)字調(diào)制通信的差異非常大，所以采用的測量儀器可說是完全不一樣。但是通常能解調(diào)數(shù)字的儀器也多能應(yīng)付模擬解調(diào)的需求。而在射頻方面的測量參數(shù)，則是有一部分是重疊的,所以使用模擬通信的射頻參數(shù)測量儀器通常也可以延用到數(shù)字通信的射頻測量工作。最典型的是頻譜分析儀，基本上一部頻譜分析儀就可以涵蓋。如果再經(jīng)過適當(dāng)?shù)?ldquo;變化處理”，還可以測量數(shù)字通信的相關(guān)射頻的參數(shù)。裝載不同的特定軟件，一個頻譜分析儀可變成GSM、DECT、NADC、CDMA等測試儀器。它不僅可以測量射頻測試，甚至還能夠解調(diào)I－Q信號。
通常頻譜分析儀裝入適當(dāng)?shù)能浖容^適合用在生產(chǎn)線的測試站或者是QA相關(guān)部門。至于用于研發(fā)的，則應(yīng)該選用較高性能的測量儀器。適用于研發(fā)的數(shù)字通信測量儀器可以分成發(fā)射和接收兩個部分，不管是具有發(fā)射或是接收分析解調(diào)的電子儀器，最好具有能夠擴展功能的能力。如目前在開發(fā)GSM系統(tǒng)，則選購的測量儀器就不能只考慮到GSM的測量，還應(yīng)該選擇未來能夠應(yīng)付窄帶CDMA、甚至寬帶CDMA，以及數(shù)字視訊的分析儀和信號發(fā)生器。
通常在研發(fā)階段的數(shù)字通信儀器可分成5個部分，基帶信號處理與調(diào)制、射頻發(fā)射、射頻接收、解調(diào)與分析和通訊協(xié)議等。這對應(yīng)到電子儀器就會是一部具有多種調(diào)制方式的基帶調(diào)制信號發(fā)生器，加上一部具有高性能I－Q調(diào)制及高達3 ～4 GHz的射頻信號發(fā)生器；在接收方面，通常一部儀器會具有各種數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)功能，還有觸發(fā)信號的能力，時域、頻域和調(diào)域的分析能力，射頻接收、解調(diào)分析等功能。
數(shù)字通信技術(shù)與應(yīng)用
現(xiàn)今的各種通信系統(tǒng)基本上可以用“調(diào)制方式”來區(qū)分以及分類：
1. MSK/GMSK: 為歐洲蜂窩移動電話GSM以及AMPS的移動數(shù)據(jù)傳輸CDPD采用。
2. BPSK：為Cable Modem所采用。
3. QPSK/DQPSK：適用于衛(wèi)星通信、美國的窄帶CDMA、北美數(shù)字蜂窩系統(tǒng)NADC、日本的PDC以及PHS。
4. OQPSK：為美國的窄帶的CDMA以及衛(wèi)星通信所采用。
5. FSK/GFSK：為歐洲數(shù)字無繩電話DECT、數(shù)字尋呼系統(tǒng)POCSAG/FLEX,ERMES所采用。
6. 8/16 VSB：為北美數(shù)字電視(ATV)、廣播以及數(shù)字有線電視所采用。
7. 16QAM：為微波數(shù)字通信、數(shù)據(jù)機、DVB－C、DVB－T所采用。
一般來說，“通信”是一項成熟的技術(shù)，但是這通常是指模擬通信，因為數(shù)字通信的革命正方興未艾。首先，模擬通信與數(shù)字通信的差異在于:
· 模擬通信從頭到尾都未將音頻語音做任何型式的變化，而數(shù)字通信一開始就將模擬型式的音頻語音信號進行數(shù)字化處理。因此數(shù)字調(diào)制不僅可以傳送音頻語音信號，而且還可以進行數(shù)據(jù)通訊的傳輸；
· 其次，模擬通訊的調(diào)制技術(shù)只有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等三種，然而在數(shù)字調(diào)制方面，就只有I－Q調(diào)制一種。
· 尤其在射頻傳輸?shù)募夹g(shù)方面，由于模擬信號是不可分割的，但是數(shù)字信號則是一件非常簡單的事情，因此模擬通信在處理射頻傳輸?shù)募夹g(shù)只有頻分多址(FDMA)/頻分雙工(FDD)；而在數(shù)字通信方面，有多種技術(shù)可供選擇，如頻分多址、時分多址或碼分多址，且在收發(fā)雙工方面，除了FDD之外，也可以采用TDD的雙工技術(shù)。
儀器測量技術(shù)與應(yīng)用
從上述的分析比較中，我們可以發(fā)現(xiàn)模擬通信與數(shù)字通信比較：
· 在基頻方面是正弦波對數(shù)字位元；
· 在調(diào)制方面是AM/FM/PM對IQ調(diào)制；
· 在射頻傳輸方面，則是連續(xù)波對時變信號。
因此在模擬通信測得是靈敏度，但是在數(shù)字通信則變成誤碼率BER或者幀誤碼率FER；在模擬通信的調(diào)制參數(shù)是調(diào)制系數(shù)、調(diào)制頻偏等，而在數(shù)字調(diào)制則是EVM、I－Q、I－Q 偏值等；在模擬通信的射頻測量測載波頻率、發(fā)射功率、帶寬等，而在數(shù)字通信的射頻測量參數(shù)有些與模擬通信一樣，另外多了時變的參數(shù)，如載波的ON/OFF比，相鄰信道功率等。
由此在基帶和調(diào)制方面的測量參數(shù)，模擬調(diào)制通信與數(shù)字調(diào)制通信的差異非常大，所以采用的測量儀器可說是完全不一樣。但是通常能解調(diào)數(shù)字的儀器也多能應(yīng)付模擬解調(diào)的需求。而在射頻方面的測量參數(shù)，則是有一部分是重疊的,所以使用模擬通信的射頻參數(shù)測量儀器通常也可以延用到數(shù)字通信的射頻測量工作。最典型的是頻譜分析儀，基本上一部頻譜分析儀就可以涵蓋。如果再經(jīng)過適當(dāng)?shù)?ldquo;變化處理”，還可以測量數(shù)字通信的相關(guān)射頻的參數(shù)。裝載不同的特定軟件，一個頻譜分析儀可變成GSM、DECT、NADC、CDMA等測試儀器。它不僅可以測量射頻測試，甚至還能夠解調(diào)I－Q信號。
通常頻譜分析儀裝入適當(dāng)?shù)能浖容^適合用在生產(chǎn)線的測試站或者是QA相關(guān)部門。至于用于研發(fā)的，則應(yīng)該選用較高性能的測量儀器。適用于研發(fā)的數(shù)字通信測量儀器可以分成發(fā)射和接收兩個部分，不管是具有發(fā)射或是接收分析解調(diào)的電子儀器，最好具有能夠擴展功能的能力。如目前在開發(fā)GSM系統(tǒng)，則選購的測量儀器就不能只考慮到GSM的測量，還應(yīng)該選擇未來能夠應(yīng)付窄帶CDMA、甚至寬帶CDMA，以及數(shù)字視訊的分析儀和信號發(fā)生器。
通常在研發(fā)階段的數(shù)字通信儀器可分成5個部分，基帶信號處理與調(diào)制、射頻發(fā)射、射頻接收、解調(diào)與分析和通訊協(xié)議等。這對應(yīng)到電子儀器就會是一部具有多種調(diào)制方式的基帶調(diào)制信號發(fā)生器，加上一部具有高性能I－Q調(diào)制及高達3 ～4 GHz的射頻信號發(fā)生器；在接收方面，通常一部儀器會具有各種數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)功能，還有觸發(fā)信號的能力，時域、頻域和調(diào)域的分析能力，射頻接收、解調(diào)分析等功能。
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