调制技术研究综述【文献综述】

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电子信息工程

调制技术研究综述

摘要：文章对调制技术做了较为全面的介绍。概括了调制技术的定义、应用以及较为详细的分类情况。对2ASK、2PSK和2FSK数字调制方法进行了比较。然后对调制技术的发展走势进行了展望。关键词：电子通信；调制；数字调制

1．引言

现代数字通信虽然只有二十几年的历史，但由于其抗干扰性强，易于保密，便于对数字信号进行处理，传输系统易于同光纤通信、卫星通信等新的传输系统配合等特性，因此其应用越来越广泛。数字调制技术在数字通信系统中具有十分重要的作用，它对系统传输的有效性和传输的可靠性有着很大的影响[1]。

2．调制技术概述

2.1调制的定义

所谓调制就是使基带信号（调制信号）控制载波的某个（或几个）参数，使这一（或几个）参数按照基带信号的变化规律而变化的过程[2]。调制后所得到的信号称为已调信号或频带信号。带通信号叫做已调信号，而基带信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波随信号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或者频率来实现[3]。

2.2调制的分类

最常用和最重要的调制方式是用正弦波作为载波的调制。根据调制信号的不同，可以分为模拟调制和数字调制两种基本的调制方式[4]。根据已调信号频谱与基带信号频谱之间的关系，又可以分为线性调制和非线性调制。如果已调信号的频谱是基带信号频谱的线性搬移，则称为线性调制，在这种调制方式中，没有产生新的频率成分；如果已调信号的频谱不是基带信号频谱的线性搬移，在这种调制方式中，产生了新的频率成分，则称为非线性调制。根据调制信号改变载波参数的不同，调制方式又可以分为幅度调制、频率调制和相位调制三种方式。在模拟通信系统中，幅度调制包括幅度调制（AM）、双边带调制（DSB）、单边带调制（SSB）和残留边带调制（VSB）；数字调制根据基带信号是二进制还是多进制，可以分为二进制调制和多进制调制；根据调制信号改变载波参数的不同，数字调制方式又可以分为ASK、FSK和PSK调制[5]。

2.3调制的作用

调制在通信系统中具有十分重要的作用。第一，通过调制，把基带信号的频谱搬至较高的频率上，就可以以较短的天线获得较高的发射效率。第二，通过调制，可以把多个基带信号搬移到不同

的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。第三，扩展信号带宽，提高系统抗干扰和抗衰落能力。因此，调制对通信系统的有效性和可靠性有着很大的影响和作用[6]。

3．数字调制技术

3.1数字调制方式

根据数字信号控制载波的参量不同，可分为调幅、调频和调相三种方式。因数字信号对载波参数的调制通常采用数字信号的离散值对载波进行键控，故这三种数字调制方式被称为幅移键控（ASK ），频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。现代调制技术的进展，已经开始走出仅仅对相位或频率单一调制的方式，而通过同时改变发射载波的包络和相位(或频率)来传输基带数字信号。这样的调制技术可以将基带信息数据同时映射到2种或更多种参数上，同时改变射频载波信号的多个参数。因此，这种调制技术称之为联合调制，它与单独的相位调制或频率调制相比，有更高的信息数据传送能力。多进制调制技术特别适合于追求频带利用率的带宽受限的通信信道，比如四进制数字调制技术4ASK ，4FSK ，4PSK 以及4DPSK [7-8]。

3.2二进制数字调制的原理

在二进制幅移键控（2ASK ）中，载波幅度随调制信号而变化，即用二进制数字信号的“1”和“0”控制载波的通和断，所以又称之为通—断键控（OOK ）。2ASK 信号的表达式是()t A t S ASK 0cos ω=（当发送“1”时）或者()0=t S ASK （当发送“0”时）。在二进制频移键控（2FSK ）中载波的频率受调制信号的控制，二进制数字信号的“1”对应载波频率1f ,“0”对应于载频2f ，其时域表达式是()t A t S PSK 1cos ω=（当发送“1”时）或者()t A t S PSK 2cos ω=（当发送“0”时）。二进制相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。我们通常用0°表示二进制“0”，用π表示二进制“1”，通常可分为“绝对调相”和“相对调相”两种方式。其中绝对调相2PSK 是利用载波的不同相位变化来传递数字信息，其时域表达式为()t A t S FSK 0cos ω=（当发送“1”时）或者())cos(0πω+=t A t S FSK （当发送“0”时）。而相对调相2DPSK 是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。2DPSK 信号的产生是先对二进制数字基带信号进行差分编码，即把表示数字信息序列的绝对码变换成相对码（差分码），然后再根据相对码进行绝对调相，从而产生二进制差分相移键控信号。也就是载波的相位遇到原数字信息“1”变化，遇到“0”则不变[9]。

3.3二进制数字调制系统的性能比较

数字通信系统有两个重要的性能指标，即可靠性和有效性。二进制数字调制系统的可靠性主要是比较误码率-抗噪性能，对于同一调制方式,Pe 相干〈 Pe 非相干，但随着r 的增大，两者性能相差

不大；对于相同的解调方式（如相干解调），抗加性高斯白噪声性能从优到劣的排列顺序为：2PSK ，2DPSK ，2FSK ，2ASK ；在误码率Pe 相同条件下，对信噪比r 的要求：2ASK 比2FSK 高3dB ，2FSK 比2PSK 高 3dB ，2ASK 比2PSK 高6dB 。而在有效性方面，带宽和频带利用率是主要考虑的，2ASK 系统和2PSK(2DPSK)系统的频带宽度是s DPSK PSK ASK T B B /22/22==，2FSK 系统的频带宽度是S FSK T f f B /2122+-=，可以比较出2FSK 系统的频带利用率最低，有效性最差[10]。

4．总结

以上对调制技术做了比较详细的介绍，随着数字通信迅速发展，各种数字调制方式也在不断改进和发展。比如未来的移动通信系统的一个重要标志是能提供极大的系统容量，而无线资源是非常有限的，这就需要研究带宽效率和功率效率都很高的新的调制技术，实现自适应编码调制方式就是为了达到这个目的。此外，发射分集技术的兴起，采用时空编码提高通信能力，为自适应调制技术的研究提供了新的发展空间，把时空编码与多进制调制结合起来，加上自适应处理，将会有令人关注的新结果，它将是移动通信调制技术研究的新课题[11-12]。

参考文献：

[1] 沈保锁, 侯春萍. 现代通信原理[M]. 第2版. 北京: 国防工业出版社, 2009, 1.

[2] 苗长云. 现代通信原理及应用[M]. 北京: 电子工业出版社, 2009 , 8 .

[3] 李世银, 宋金玲. 通信原理[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2009, 6.

[4] 李式巨. 数字通信技术[M]. 北京: 电子工业出版社, 2007, 9 .

[5] 章坚武. 移动通信[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2007, 8 .

[6] 黄智伟. 通信原理教程[M]. 第2版. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2007, 7 .

[7] 刘聪锋. 高效数字调制技术及其应用[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2006 , 10 .

[8] 文川. 多进制数字调制技术及应用[ J ]. 中国有线电视, 2004, 12, 23: 22-23.

[9] 王小芬, 高勇. 高效数字调制技术及其DSP 实现[ J ]. 现代电子技术, 2009, 1, 1: 167-169.

[10] 海伦娜·戴尔, 德丽·奥谢. GMSK 调制技术[P].美国 : CN200480006416.9, 2006, 4, 12 .

[11] Asoka Pathiratne , Chamini K. Modulation of ethoxyresorufin O-deethylase and glutathione S-transferase activities in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) by polycyclic aromatic hydrocarbons containing two to four rings: implications in biomonitoring aquatic pollution[J]. Hemachandra Ecotoxicology, 2010, 12,23: 1012-1018.

[12] P. Talelli, W. Waddingham, A. Ewas, etal. The effect of age on task-related modulation of interhemispheric balance[J]. Experimental Brain Research, 2008, 2,186(1): 59-66.