数字调制技术

数字调制技术

一般情况下，信道不能直接传输由信息源产生的原始信号，信息源产生的信号需要变换成适合信号，才能在信道中传输。将信息源产生的信号变换成适合于信道传输的信号的过程称为调制。在调制电路中，调制信号是数字信号，因此这种调制称为数字调制。数字调制是现代通信的重要方法，它与模拟调制相比有许多优点：数字调制具有更好的抗干扰性能、更强的抗信道损耗及更高的安全性。在数字调制中，调制信号可以表示为符号或脉冲的时间序列，其中每个符号可以有m种有限状态，而每个符号又可采用n比特来表示。主要的数字调制方式包括幅移键控（amplitude shift keying，ASK）、频移键控（frequency shift keying，FSK）、相移键控（phase shift keying，PSK）、多电平正交调幅（multi level quadrature amplitude modulation，mQAM）、多相相移键控（multiphase shift keying，mPSK），也包括近期发展起来的网格编码调制（trellis coded modulation，TCM）、残留边带（vestigial sideband，VSB）调制、正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）调制等。

1.幅移键控

幅移键控就是用数字信号控制高频振荡的幅度，可以通过乘法器和开关电路来实现。幅移键控载波在数字信号1或0的控制下通或断。在信号为1的状态下，载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。那么，在接收端就可以根据载波的有无还原出数字信号1和0。移动通信要求调制方式抗干扰能力强、误码性能好、频谱利用率高。二进制幅移键控的抗干扰能力和抗衰落能力差，误码率高于其他调制方式，因此一般不在移动通信中使用。

2. 频移键控

频移键控或称数字频率控制，是数字通信中较早使用的一种调制方式。频移键控广泛应用于低速数据传输设备中。它的调制方法简单、易于实现，解调不需要回复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落能力强。因此，频移键控成为在模拟电话网上传输数据的低速、低成本异步调制解调器的一种主要调制方式。频移键控是用载波的频率来传送数字消息的，即用所传送的数字消息控制载波的

频率。二进制频移键控（2FSK）信号便是数字信号1对应载波频率f1，数字信号0对应载波频率f2的已调波形，而且f1与f2之间的改变是瞬间完成的。

3. 相移键控

相移键控又称数字调相，用数字调制信号的正负控制载波的相位，有时也把代表两个以上符号的多相制相位调制称为相移键控。相移键控的抗干扰能力强，但在解调时需要有一个正确的参考相位，即需要相干解调。它利用载波的不同相位表示数字信号中的不同符号。相移键控分为绝对相移和相对相移。

二进制相移键控（binary phase shift keying，BPSK）是利用载波不同相位的绝对值来传递数字信息的。例如，用相位0表示二进制信号1，用相位π表示二进制信号0，这里载波相位0和π都是相对未调载波初始相位而言的。

二进制相移键控的缺点是：当接收端解调时，存在相位0、π模糊的问题，为克服这一缺点，通常采用差分相移键控(differential phase shift keying，DPSK)。DPSK根据前后相邻码元的载波相位之间的不同差值来表示不同的数字符号。相位差0用“1”码表示，相位差π用“0”码表示，反之亦然。在实际应用中，数字集群采用的调制方式是由以上3种方式发展而来的窄带数字调制方式。