各线性调制技术的简介与应用

各线性调制技术的简介与应用

班级：物联111 姓名：黄涛学号：27

数字调制技术在广义上可以分为两类：线性和非线性调制。线性调制具有频道利用率高的特点，因而对无线通讯系统的应用具有很大的吸引力。

线性调制

线性调制可以分为两种：广义的线性调制和狭义的线性调制。

广义的线性调制，是指已调波中被调参数随调制信号成线性变化的调制过程。狭义的线性调制，是指把调制信号的频谱搬移到载波频率两侧而成为上、下边带的调制过程。

狭义的线性调制只改变频谱中各分量的频率，但不改变各分量振幅的相对比例，使上边带的频谱结构与调制信号的频谱相同，下边带的频谱结构则是调制信号频谱的镜像。狭义的线性调制有调幅(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB-SC)和单边带调制(SSB)、残留边带调制（VSB）。

二进制相移键控（BPSK）

最早出现的数字调制技术是二进制相移键控（BPSK）。但由于BPSK接收机在载波恢复上存在相位模糊问题，因此BPSK只在1993年在北美短暂应用，其他时间只在实验室中使用，现实中无法得到实际应用。

差分相移键控（DPSK）

由于BPSK无法得到实际应用，因而产生了差分相移键控（DPSK）。

DPSK用调制信号前后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。用于光传输系统中对DPSK调制信号的接收解调。DPSK是一个1 Bit延迟器，输入一个信号，可以得到两路相差一个比特的信号，形成信号对DPSK信号进行相位解调，实现相位到强度的转化。

DPSK避免了接收机需要想干参考信号的缺点，即不存在载波恢复上的相位模糊，并且在非相干接收机中比较容易实现，而且价格低廉，因而广泛应用于无线通信系统。

正交相移键控QPSK（4PSK）

由于无线通讯领域对通讯效率越来越高的要求，出现了正交相移键控QPSK（4PSK）。QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。四相相移键控信号简称“QPSK”。它分为绝对相移和相对相移两种。由于在一个调制符号中发送2bit，因此QPSK较BPSK频带利用率提高了一倍。

在现实应用中，QPSK具有较为广泛的应用。

QPSK数字电视调制器采用了先进的数字信号处理技术，完全符合DVB-S标准，接收端可直接用数字卫星接收机进行接收。它不但能取得较高的频谱利用率，具有很强的抗干扰性和较高的性能价格比，而且和模拟FM微波设备也能很好的兼容。

QPSK数字电视调制器在对数据流的处理上采用能量扩散的随机化处理、RS编码、卷积交织、收缩卷积编码、调制前的基带成形处理等，保证了数据的传输性能。

除上述两种应用以外，QPSK于1993年在北美的无线通讯市场上也有过应用。

但由于当相邻符号之间发生180°相移时，经限带后会出现包络过零的现在，反应在频谱方面，则出现边瓣和频谱加宽的现象。为了防止这种情况，QPSK使用效率低的线性放大器进行信号放大是必要的。QPSK的一中改进型是OQPSK（Offset QPSK），称为偏移四相相移键控。OQPSK对边瓣和频宽加宽等有害现象不敏感，可以得到高效率的放大OQPSK

OQPSK与QPSK有同样的相位关系，也是把输入码流分成两路，然后进行正交调制。

不同点在于它将同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。由于两支路码元半周期的偏移，每次只有一路可能发生极性翻转，不会发生两支路码元极性同时翻转的现象。因此，OQPSK信号相位只能跳变0°、±90°，不会出现180°的相位跳变。

OQPSK信号可采用正交相干解调方式解调，它与QPSK信号的解调原理基本相同，其差别仅在于对Q支路信号抽样判决时间比I支路延迟了T/2，这是因为在调制时Q支路信号在时间上偏移了T/2，所以抽样判决时刻也应偏移T/2，以保证对两支路交错抽样。

OQPSK克服了QPSK的l80°的相位跳变，信号通过BPF后包络起伏小，性能得到了改善，因此受到了广泛重视。但是，当码元转换时，相位变化不连续，存在90°的相位跳变，因而高频滚降慢，频带仍然较宽。

在现实应用中OQPSK是对QPSK过零现象的一种解决方案。

π/4-QPSK

π/4-QPSK调制是对OQPSK和QPSK在实际中的最大相位变化进行的折中。它可以相干或非相干方法进行解调。在π/4-QPSK中，最大相位变化限制为±135°。因此带宽受限的π/4-QPSK信号在恒包络性能方面较好，但是在包络变化方面比OQPSK要敏感。非常吸引人的一个特点是π/4-QPSK可以采用非相干检测调制，这将大大简化接收机的设计。

实践证明，π/4-QPSK信号具有频谱特性好、功率效率高、抗干扰能力强等特点，可以在25kHz带宽内传输32kb/s的数字信息，从而有效的提高了频谱利用率，增大了系统容量。对于大功率系统，易进入非线性调制，从而破坏线性调制的特征。额、因而，π/4-QPSK信号在数字移动通信中，特别是低功率系统（如PHS，即我国的小灵通系统）中得到了应用。

除了我国的小灵通系统外，π/4-QPSK在北美的PACS系统、日本的PDC（JDC）和PHS 系统中也得到了很大的应用