单载波调制和多载波调制优缺点比较

单载波调制和多载波调制优缺点比较

大家都知道，上海交大的ADTB-T方案和清华的DMB-T方案，双方争论的焦点就是，单载波调制性能优越还是多载波调制性能优越。

因此，在这里还是有必要简单介绍一下，什么是单载波调制和多载波调制。

所谓单载波调制，就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM （QPSK、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256- QAM 或8-VS

B、16-VSB等都是单载波调制。

上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制，在1999年50周年大庆试播的时候，上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16- QAM 数字调制。

QAM 调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制模式，如上面列出的就有7 种，一般记为n-QAM，n 表示各种调制映射到星座图上的模数。模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降低，例如：4-QAM的码率为2bit/S，而16-QAM的码率为4bit/S。一般，信号传输条件越差，选择的模式就越低，例如：

卫星通信只能选择QPSK而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256- QAM;对于地面电视广播，信号发送一般选8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高只能选到64-QAM。

正交调幅就是把一序列需要传送的数字信号（ 2 进制码）分成两组，并分别对两组数字信号进行幅度编码，使之变成幅度不同的调制信号，即I 信号和Q 信号，然后用I 信号和Q 信号分别对两个频率相同，但相位正好相差的两个载波进行调幅，最后再把两路调制过的信号合成在一起进行传送。由于在调制之前已经对输入信号进行过幅度编码，因此，这种调制也称为正交数字幅度调制。

我国的HDTV如选用MPGE-2编码，最高传送码率大约为20Mbit/S，如果选用16-QAM 调制模式，其频谱利用率是每赫芝传送4 位数据，即码率为4bit/S。由此可知其载波最咼频率约为6MHz,经咼频调制后米用残留边带发送，其载频带宽大约

为7 点多MHz。

所谓多载波调制，就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，然后调制到在每个子信道上进行传输。如：

n-COFDM,其中n为子载波数目。清华的DMB-T方案选用的是多载波调

制，在DMB-T方案中采用3780-COFDM调制方式。

多载波调制也叫编码正交频分复用调制。

就多载波调制中的各个载波而言，其调制的工作原理与n-QAM 单载波调制的工作原理基本相同，只是把需要传送的数据分成很多组（这里为3780 组），然后每组再分成两组，通过幅度编码以后便可生成两组I信号和Q信号，而后

用3780 组I 信号和Q 信号分别对3780 个频率各不相同的载波进行正交调制，最后把所有的调制信号合在一起进行传送。

上面我们简单介绍了单载波调制和多载波调制的工作原理，下面我们进一步来分析单载波调制和多载波调制的优、缺点。

根据上面分析，采用16-QAM单载波调制，其最高码率为24Mbit/S，载波频率为6MHz;如果选用多载波调制，在码率同样为24Mbit/S的情况下，采用3780-OFD M多载波调制，对于3780个载波平均下来，每个载波平均传送的码率大约只有

6."3Kbit/S，这样，哪怕每个载波都选用QPSK调制，其载波的最高频率还是可以选得很低；如果选用16-QAM或64-QAM调制，其载波的最高频率还可以进一步降低。

但这是在没有考虑解码以及图像信号处理需要时间的理想情况，实际并不是这样。

一方面，在数字电视机中，选用的载波频率也不能太低，因为，数字信号传送的速度一定要大于图像信号处理的速度，这样，最后输出信号才不会产生

间断。例如，我国HDTV的行扫描频率大约为32KHz如果不考虑MPEG解码电路以及图像信号处理电路对输入信号处理所需要的时间，那么，多载波的最低频率就不能低于32KHz否则，行扫描电路就会出现没有信号可扫描的情况，图像显示就会出现间断。因此，MPEG解码电路以及图像信号处理电路对数字信号传送速度也有同样的

要求。

另一方面，多载波解调制对数字信号进行分批处理时候，每次都需要等3780个载波传送的数据全部到齐以后，才能一次性地对数据进行处理，即需要对信号进行并转串处理；因此，其解调制过程消耗的时间相对来说比较长，其最低频率也就不能取得很低。另外，多载波调制一般都不采用残留边带发送，因此，调制后的频带宽度相对于残留边带发送来说大约要宽一倍。

综合以上因素，就平均而言，多载波的平均频率相对来说可以低一些，但载波的最高频率与单载波的频率相对来说，并不会相差很大。

载波频率低的最大好处就是，可以降低信号传送过程中的多经反射干扰（即图像重影效应）。下面我们分三种情况来分析：

比如单载波频率为6MHz,其周期为

O."17uS,两个正交载波相差1/4个周期（90 °，为

O."O425uS;由于电磁波的速度约等于光速，即每微妙为300米，那么，频

率为6MHz的载波对应于一个周期所传播的距离就是51米，即波长为51米；半个周期为

25."5 米（半波长）, 1/4 个周期为

12."75 米（1/4 波长）。

如果反射体的路经距离正好与电视接收点相差

12."75 米（或1/4 波长的奇数倍）,即电视接收机相当于同时收到两个信号,一个是主信号,另一个是反射信号,两个调制载波信号的相位正好相差90°（1/4 波长）；这样,两个调制载波信号互相叠加以后,不但会改变原来信号的相位，同时也会改变信号的幅度，结果相当于I和Q两路信号互相串扰，并

且，当两个信号叠加之后的相位差越接近时，即反射信号越强，干扰就越严重；在这种情况下，数字电视接收机的调制解调电路可能无法正常解码。

如果反射体的路经距离正好与电视接收点相差半个波长（