数字微波常用调制技术

数字微波常用调制技术
2002-1-31
吴劲松
摘要：本文简要介绍了数字微波常用调制方式ＰＳＫ和ＱＡＭ的基本原理，提出在频谱利用率要求较高时应采用多相位ＰＳＫ或多电平ＱＡＭ调制方式，并对日常频率指配中对频段、调制方式的选择提出了建议。

一、前言
随着无线电通信事业的飞速发展，频谱资源的日益紧张，如何改进频谱利用技术就成为需要解决的紧迫课题。

十几年来，数字调制技术的研究，主要是围绕着充分地节省频谱和高效率地利用可用频带这一中心展开的。

前者指的是已调信号频谱占用率问题，后者指的是信道可用频带利用率问题。

对于数字微波，要提高信道频带利用率，可通过多电平调制方法解决。

如：采用８ＰＳＫ、６４ＱＡＭ等方式。

二、移相键控ＰＳＫ（ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ）
用基带数字信号控制载波的相位，称为移相键控。

在恒参信道条件下，移相键控与移幅键控（ＡＳＫ）和频移键控（ＦＳＫ）相比，具有较高的抗噪声干扰性能，且能有效地利用所给定的信道频带。

即使在有多径衰落的信道中也有较好的结果，所以ＰＳＫ是一种较好的调制方式。

数字调相又分为绝对调相和差分调相两种方式。

绝对调相利用载波相位（初相）的绝对值来表示基带数字信号。

如，用０相位表示基带信号的１码，用π
相位表示基带信号的０码，称作ＰＳＫ；差分调相是利用相邻码元的载波相位的相对变化来表示数字信号，即当数字信号为“１”码时，载波相位移相π（相对于前一码元相位），当数字信号为“０”码时，载波相位不变（相对于前一个码元）。

二相调制ＢＰＳＫ，即用载波的（０，π）两种相位传送二进制的数字（１，０），为了进一步提高传输速率，现代数字微波调相技术中，经常利用载波的一种相位去携带一组二进制信息码，如四相调制（ＱＰＳＫ），载波的四种相位（０，π／２，π，３π／２）对应四种二进制码元的组合（００，０１，１０，１１），在发端一个码元周期内（双比特）传送了２位码，因此其信息传输速率是ＢＰＳ
Ｋ的２倍，依此类推，８ＰＳＫ的信息传输速率是ＢＰＳＫ的３倍（见图１）。

据此，相位分得越多，传输速率越高，但相邻载波间的相位差越小，在接收端对鉴相器的要求越高，将使误码率增加。

在实际应用中，用滚降系数为α的幅频特性，可得到调相的频谱利用率为
η＝Ｌｏｇ２Ｓ／?１＋α ｂｉｔ／ｓ·Ｈｚ
其中Ｓ指相位数，如ＱＰＳＫ，Ｓ＝４；这说明随着相位数增加，频谱利用率也得到提高。

三、相位调制和正交调幅（ＱＡＭ）的比较
ＱＡＭ是既调幅又调相，图２是１６ＱＡＭ和１６ＰＳＫ的矢量图。

从图２可以看出，多进制调相（１６ＰＳＫ）的已调波包络是等幅恒定的，换言之，即其已调波矢量的端点都在同一个圆上；而多电平ＱＡＭ调制（１６ＱＡＭ），其已调波的矢量端点不在同一个圆上，故称其既调幅又调相；且各矢量点间的距离比１６ＰＳＫ远（相当于相邻间相位差大），这便于收端解调信号，因此误码率低。

下面看一下频谱利用率和抗噪声性能的关系：
从图３可见，ＱＰＳＫ抗噪声性能与４ＱＡＭ相近，而１６ＱＰＳＫ、６４ＰＳＫ的抗噪声性能却劣于相对应的１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ，因此，在频谱利用率要求较高的情况下，常采用多电平ＱＡＭ调制方式，如大容量１５５Ｍｂ／ｓ，采用６４ＱＡＭ或１２８ＱＡＭ调制等。

四、频率指配
根据信部无?２０００ ７０５号“关于调整１－３０ＧＨｚ数字微波接力通信系统容量系列及射频波道配置的通知”，在日常频率指配时，建议如下：
１．对于中、小容量（小于３４Ｍｂ／ｓ）数字微波，可选择ＢＰＳＫ（小容量）、ＱＰＳＫ、４ＱＡＭ、４ＦＳＫ等调制方式的微波设备，可供选择的频段有１．５ＧＨｚ（一点多址）、８ＧＨｚ、１３ＧＨｚ、１４ＧＨｚ、１５ＧＨｚ、２３ＧＨｚ等。

２．对于大容量数字微波，如１４０Ｍｂ／ｓ（ＰＤＨ）、Ｎ×１５５Ｍｂ／ｓ（ＳＤＨ），为了提高频率利用率，最好应选择６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ调制方式，可供选择的频段有４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、６ＧＨｚ、７ＧＨｚ、８ＧＨｚ、１１ＧＨｚ、１８ＧＨｚ等。

五、结论
在选择调制方式时，通常应考虑几个因素：带宽的利用率、高斯噪声下误码率性能、各种不完善情况对误码率的影响、经济性等。

通过上述分析，我们发现微波传输所需带宽主要取决于所采用的调制方式，而具体选用哪一种，使用单位需充分权衡上述几个因素。

从加强无线电频谱管理，有效提高频谱利用率的角度出发，应提倡采用新的调制技术。

摘自《中国无线电管理》。