 調制技術是一種將信源產生的信號轉換為適宜無線傳輸的形式的過程,。它將模擬信號抽樣量化后，以二進制數(shù)字信號“1”或“0”對光載波進行通斷調制,，并進行脈沖編碼（PCM）,。數(shù)字調制的優(yōu)點是抗干擾能力強，中繼時噪聲及色散的影響不積累,，因此可實現(xiàn)長距離傳輸,。它的缺點是需要較寬的頻帶，設備也復雜,。 基本信息
定義  調制技術 傳送1時后一碼元相對于前一碼元的載波相位變化180°,，而傳送0時前后碼元之間的載波相位不發(fā)生變化,。因此，解調時只看載波相位的相對變化,。而不看它的絕對相位。只要相位發(fā)生180°躍變,，就表示傳輸1,。若相位無變化，則傳輸?shù)氖?,。差分移相鍵控抗干擾能力強,，且不要求傳送參考相位,，因此實現(xiàn)較簡單。 原理 被調制信號調制過的高頻電振蕩稱為已調波或已調信號,。已調信號通過信道傳送到接收端,，在接收端經解調后恢復成原始基帶信號。解調是調制的反變換,，是從已調波中提取調制信號的過程,。在無線電通信中常采用雙重調制。第一步用數(shù)字信號或模擬信號去調制第一個載波（稱為副載波）,?；蛟诙嗦吠ㄐ胖杏谜{制技術實現(xiàn)多路復用（頻分多路復用和時分多路復用）。第二步用已調副載波或多路復用信號再調制一個公共載波,，以便進行無線電傳輸,。第二步調制稱為二次調制。用基帶信號調制高頻載波,，在無線電傳輸中可以減小天線尺寸,，并便于遠距離傳輸。應用調制技術,，還能提高信號的抗干擾能力,。  調制方式方式 模擬調制 一般指調制信號和載波都是連續(xù)波的調制方式,。它有調幅,、調頻和調相 三種基本形式。 ⑴調幅(AM）：用調制信號控制載波的振幅,，使載波的振幅隨著調制信號變化,。已調波稱為調幅波。調幅波的頻率仍是載波頻率,，調幅波包絡的形狀反映調制信號的波形,。調幅系統(tǒng)實現(xiàn)簡單,，但抗干擾性差，傳輸時信號容易失真,。 ⑵調頻(FM）：用調制信號控制載波的振蕩頻率,，使載波的頻率隨著調制信號變化。已調波稱為調頻波,。調頻波的振幅保持不變,，調頻波的瞬時頻率偏離載波頻率的量與調制信號的瞬時值成比例。調頻系統(tǒng)實現(xiàn)稍復雜,，占用的頻帶遠較調幅波為寬,，因此必須工作在超短波波段?？垢蓴_性能好,，傳輸時信號失真小，設備利用率也較高,。 ⑶調相(PM）：用調制信號控制載波的相位,，使載波的相位隨著調制信號變化。已調波稱為調相波,。調相波的振幅保持不變,，調相波的瞬時相角偏離載波相角的量與調制信號的瞬時值成比例。在調頻時相角也有相應的變化,，但這種相角變化并不與調制信號成比例,。在調相時頻率也有相應的變化，但這種頻率變化并不與調制信號成比例,。在模擬調制過程中已調波的頻譜中除了載波分量外在載波頻率兩旁還各有一個頻帶,，因調制而產生的各頻率分量就落在這兩個頻帶之內。這兩個頻帶統(tǒng)稱為邊頻帶或邊帶,。位于比載波頻率高的一側的邊頻帶,，稱為上邊帶。位于比載波頻率低的一側的邊頻帶,，稱為下邊帶,。在單邊帶通信中可用濾波法、相移法或相移濾波法取得調幅波中一個邊帶,，這種調制方法稱為單邊帶調制(SSB）,。單邊帶調制常用于有線載波電話和短波無線電多路通信。在同步通信中可用平衡調制器實現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調制（DSB-SC）,。在數(shù)字通信中為了提高頻帶利用率而采用殘留邊帶調制(VSB）,，即傳輸一個邊帶（在鄰近載波的部分也受到一些衰減）和另一個邊帶的殘留部分。在解調時可以互相補償而得到完整的基帶。 數(shù)字調制  調制電路 特性 按照傳輸特性，調制方式又可分為線性調制和非線性調制,。廣義的線性調制,，是指已調波中被調參數(shù)隨調 制信號成線性變化的調制過程。狹義的線性調制,，是指把調制信號的頻譜搬移到載波頻率兩側而成為上,、下邊帶的調制過程。此時只改變頻譜中各分量的頻率,，但不改變各分量振幅的相對比例,，使上邊帶的頻譜結構與調制信號的頻譜相同，下邊帶的頻譜結構則是調制信號頻譜的鏡像,。狹義的線性調制有調幅（AM）,、抑制載波的雙邊帶調制（DSB-SC）和單邊帶調制(SSB）,。 調制技術對移動通信的數(shù)字調制技術的要求如下： ⑴在信道衰落條件下，誤碼率要盡可能低,； ⑵發(fā)射頻譜窄,，對相鄰信道干擾小,； ⑶高效率的解調,，以降低移動臺功耗，進一步縮小體積和成本,； ⑸能提供較高的傳輸速率,； ⑹易于集成。 數(shù)字調制技術分為線性調制方式和恒定包絡調制方式,，線性調制方式又可分為頻譜高效和功率高效兩種,，在移 動通信系統(tǒng)中，由于存在著嚴重的衰落現(xiàn)象,，故所需要的“信噪比”比較高,。 調制技術的最終目的就是使得調制以后的信號對干擾有較強的抵抗作用，同時對相鄰的信道信號干擾較小,，解調方便且易于集成,。 案例 脈沖調制有兩種含義：第一種是指用調制信號控制脈沖本身的參數(shù)（幅度、寬度,、相位等）,，使這些參數(shù)隨調制信號變化。此時,，調制信號是連續(xù)波,，載波是重復的脈沖序列。第二種是指用脈沖信號控制高頻振蕩的參數(shù),。此時,，調制信號是脈沖序列，載波是高頻振蕩的連續(xù)波,。通常所說的脈沖調制都是指上述第一種情況,。脈沖調制可分為模擬式和數(shù)字式兩類。模擬式脈沖調制是指用模擬信號對脈沖序列參數(shù)進行調制,，有脈幅調制,、脈寬調制、脈位調制和脈頻調制等,。數(shù)字式脈沖調制是指用數(shù)字信號對脈沖序列參數(shù)進行調制,，有脈碼調制和增量調制等。由于脈沖序列占空系數(shù)很小，即一個周期的絕大部分時間內信號為0值,，因而可以插入多路其他已調脈沖序列,，實現(xiàn)時分多路傳輸。已調脈沖序列還可以用各種方法去調制高頻振蕩載波,。常用的脈沖調制有以下幾種,。 脈幅調制（PAM) 用調制信號控制脈沖序列的幅度，使脈沖幅度在其平均值上下隨調制信號的瞬時值變化,。這是脈沖調制中最簡單的一種。脈幅調制是A.H.里夫在20世紀30年代發(fā)明的,，在第二次世界大戰(zhàn)中期已付之實用,。但后來發(fā)現(xiàn)，脈幅調制的已調波在傳輸途徑中衰減,，抗干擾能力差,，所以很少直接用于通信，往往只用作連續(xù)信號采樣的中間步驟,。 脈寬調制 (PDM) 用調制信號控制脈沖序列中各脈沖的寬度,，使每個脈沖的持續(xù)時間與該瞬時的調制信號值成比例。此時脈沖序列的幅度保持不變,，被調制的是脈沖的前沿或后沿,，或同時是前后兩沿，使脈沖持續(xù)時間發(fā)生變化,。脈寬調制也是20世紀30年代里夫發(fā)明的,。但在無線電通信中一般不用脈寬調制，因為此時發(fā)射機的平均功率要不斷地變化,。 脈位調制（PPM) 用調制信號控制脈沖序列中各脈沖的相對位置（即相位）,，使各脈沖的相對位置隨調制信號變化。此時脈沖序列中脈沖的幅度和寬度均保持不變,。脈位調制在第二次世界大戰(zhàn)中期已付之實用,。脈位調制的傳輸性能較好，常用于視距微波中繼通信系統(tǒng),。 脈頻調制（PFM) 用調制信號控制脈沖的重復頻率,，即單位時間內脈沖的個數(shù)，使脈沖的重復頻率隨調制信號變化,。此時脈沖序列中脈沖的幅度和寬度均保持不變,。主要用于儀表測量等方面，很少直接用于無線電通信,。 脈碼調制（PCM) 1937年脈幅調制和脈寬調制的發(fā)明者A.H.里夫提出用脈沖的有無的組合來傳遞聲音,，后來把這種方法稱為脈碼調制。但脈碼調制到20世紀50年代才開始實用化。 三個過程 脈碼調制有三個過程：采樣,、量化和編碼,。即先對信號進行采樣，并對采樣值進行量化（整量化）,，再對經過采樣和量化后的信號幅度進行編碼,，因此脈碼調制的本質不是調制，而是數(shù)字編碼,，所以能充分保證傳輸質量,。由編碼得到的數(shù)字信號可根據(jù)需要再對高頻振蕩載波進行調制。脈碼調制不是用改變脈沖序列的參數(shù)來傳輸信息,，而是用參數(shù)固定的脈沖的不同組合來傳遞信息,，因此抗干擾能力強，失真很小,，是現(xiàn)代通信技術的發(fā)展方向,。 增量調制 增量調制是一種特殊的脈碼調制，它不是對信號本身進行采樣,、量化和編碼,，而是對信號相隔一定重復周期的瞬時值的增量進行采樣、量化和編碼,。已有多種增量調制方法,，其中最簡單的一種，是在每一采樣瞬間當增量值超過某一規(guī)定值時發(fā)正脈沖,，小于規(guī)定值時發(fā)負脈沖,。這樣每個碼組只有一個脈沖，故為二進制一位編碼,，每個碼組不是表示信號的幅度,，而是表示幅度的增量。這種增量調制信號的解調也很簡單,，只要將收到的脈沖序列進行積分和濾波即可復原,，因此編碼和解碼設備都比較簡單。 方法 調制方式  調制技術 QPSK四相相移鍵控（QuadraturePhaseShiftKeying) 四相相移調制是利用載波的四種不同相位差來表征輸入的數(shù)字信息,，是四進制移相鍵控。QPSK是在M=4時的調相技術,，它規(guī)定了四種載波相位,，分別為45°，135°,，225°,，315°，調制器輸入的數(shù)據(jù)是二進制數(shù)字序列,，為了能和四進制的載波相位配合起來,，則需要把二進制數(shù)據(jù)變換為四進制數(shù)據(jù)，這就是說需要把二進制數(shù)字序列中每兩個比特分成一組,，共有四種組合,，即00，01,，10,，11，其中每一組稱為雙比特碼元,。每一個雙比特碼元是由兩位二進制信息比特組成,，它們分別代表四進制四個符號中的一個符號。QPSK中每次調制可傳輸2個信息比特,，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的,。解調器根據(jù)星座圖及接收到的載波信號的相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。 數(shù)字調制用“星座圖”來描述,，星座圖中定義了一種調制技術的兩個基本參數(shù)：⑴信號分布,；⑵與調制數(shù)字比特之間的映射關系,。星座圖中規(guī)定了星座點與傳輸比特間的對應關系，這種關系稱為'映射',，一種調制技術的特性可由信號分布和映射完全定義,，即可由星座圖來完全定義。 首先將輸入的串行二進制信息序列經串－并變換,，變成m=log2M個并行 數(shù)據(jù)流,，每一路的數(shù)據(jù)率是R/m,R是串行輸入碼的數(shù)據(jù)率。I/Q信號發(fā)生器將每一個m比特的字節(jié)轉換成一對（pn,，qn）數(shù)字,，分成兩路速率減半的序列，電平發(fā)生器分別產生雙極性二電平信號I(t）和Q(t）,，然后對coswct和sinwct進行調制,，相加后即得到QPSK信號。 交錯正交相移鍵控（OQPSK） 此種調制方法的頻帶利用率較高,，理論值達1b/s/Hz,。但當碼組0011或0110時，產生180°的載波相位跳變,。這種相位跳變引起包絡起伏,，當通過非線性部件后，使已經濾除的帶外分量又被恢復出來,，導致頻譜擴展,，增加對相鄰波道的干擾。為了消除180°的相位跳變,，在QPSK基礎上提出了OQPSK,。 OQPSK是在QPSK基礎上發(fā)展起來的一種恒包絡數(shù)字調制技術。所謂恒包絡技術是指已調波的包絡保持為恒定,，它與多進制調制是從不同的兩個角度來考慮調制技術的,。恒包絡技術所產生的已調波經過發(fā)送帶限后，當通過非線性部件時,，只產生很小的頻譜擴展,。這種形式的已調波具有兩個主要特點，其一是包絡恒定或起伏很??；其二是已調波頻譜具有高頻快速滾降特性，或者說已調波旁瓣很小,，甚至幾乎沒有旁瓣,。采用這種技術已實現(xiàn)了多種調制方式。 一個已調波的頻譜特性與其相位路徑有著密切的關系,，為了控制已調波的頻率特性,，必須控制它的相位特性,。恒包絡調制技術的發(fā)展正是始終圍繞著進一步改善已調波的相位路徑這一中心進行的。 OQPSK也稱為偏移四相相移鍵控（offset-QPSK）,，是QPSK的改進型,。它與QPSK有同樣的相位關系，也是把輸入碼流分成兩路,，然后進行正交調制,。不同點在于它將同相和正交兩支路的碼流在時間上錯開了半個碼元周期。由于兩支路碼元半周期的偏移,，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉,，不會發(fā)生兩支路碼元極性同時翻轉的現(xiàn)象。因此,，OQPSK信號相位只能跳變0°,、±90°，不會出現(xiàn)180°的相位跳變,。 |
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