宽带传输_数字调制解调技术

  本文关键词：解调技术，由笔耕文化传播整理发布。

数字调制解调技术（digtal modulation and demodulation technology）使传输数字信号特性与信道特性相匹配的一种数字信号处理技术。

要求 ①为了在衰落条件下获得所要求的误码率（BER），需要好的载噪比（C/N）和载干比（C/I）性能；②所用的技术必须在规定频带约束内提供高的传输效率［以（bit/s）/Hz为单位］；③为了确保重量和尺寸能与设备相比，需要使用简易和小型的电路；④应使用高效率的功率放大器，而带外辐射又必须降低到所需的要求；⑤为了能使信号深衰落所引起的误差数降至最小，必须满足快速的比特再同步要求。

分类 按照基带数字信号对载波的振幅、频率和相位等不同参数所进行的调制，可把数字调制方式分为3 种基本类型：幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。其他任何调制方式都是在这3种方式上的发展和组合。正交调幅QAM就是可以同时改变载波振幅和相位的调制方式，根据载波相位变化，调制分为两大类，即线性与非线性以及连续与不连续。前者是指在一个码元内相位路径的轨迹，后者是指在相邻码元转换点上相位路径是否连续。二相移相键控（BPSK），四相移相键控（QPSK）、交错正交移相键控（OQPSK）属“不连续相位路径数字调制”；最小移频键控（MSK）属“线性连续相位路径数字调制”；正弦移频键控（SFSK）、平滑调频（TFM）、高斯滤波最小频移频键控（GMSK）属“非线性连续相位路径数字调制”。其中除了BPSK，QPSK,OQPSK之外，都可以看成调制指数h =1/2的连续相位移频键控（CPFSK）。

目前数字移动通信系统采用的调制技术主要有两大类：恒包络调制技术和线性调制技术。恒包网络调制技术是指其射频已调波信号具有恒定包络的特性。它避开了线性的要求，可使用高效率C类功率放大器，降低了放大器的成本。其中有代表性的为最小频移键控（MSK）高斯滤波最小频移键控（GMSK）、平滑调频（TFM）等。线性调制技术可用于线性移动无线通信。从基带频率变换到无线载频以及放大到发射电平，都需要高度的线性，即低的失真，因此，设计难度和成本较高，但线性调制方法比非线性调制方法有更高的频谱利用率。其中有代表性的为二相移相键控（BPSK）、四相移相键控（QPSK）、四电平正交调幅即16状态正交调幅（16QAM）和）。

除了上述提到的调制的方式，还有一些追求窄带特性的数字调制方式，其中有代表性的如四电平调频（4-level FM）、压缩频谱恒包络移相键控（CCPSK）、锁相环移相键控（PLLPSK）等。

应用 ASK虽然实施简单，，但由于抗衰落性能差、误码率大而在移动通信中几乎不采用。FSK和PSK已在数字移动通信中获得应用，其中FSK早已在模拟移动通信的数字信令中得到采用。QAM在固定的点对点数字微波系统中应用较广泛，它具有很高的频谱利用率。但是移动通信的环境对于传统的QAM调制是严重的挑战，不过在数字移动通信系统中也有使用QAM的。泛欧的数字移动通信采用的是GMSK调制，而美国和日本的数字移动通信则采用调制技术。在1986年前的国际会议上讨论的数字调制技术几乎都集中在上述的恒包络调制技术，尤其是GMSK调制受到普遍的欢迎。近年来由于放大器设计技术的进展，实现了调制方法成为可能。1987年中期，QPSK等线性调制技术才开始流行起来。

基本原理 ASK调制的载波幅度是随着调制信号而变化的，最简单的形式是载波在二进制信号1或0 的控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通-断键控（OOK）。FSK是利用两个频率相差Δf的正弦信号，进行二进制传输。Δf叫做频差，与载波频率fc相比，它是很小的。实际应用中，常常用频差比来说明频差的大小，一般把频差比定义为调制指数。QAM调制是用2个独立的基带波形对2 个相及正交的载波进行抑制载波的双边带调制，利用已调信号在相同的带宽内频谱正交来实现两路并行的数据信息传输。其信道频带利用率与单边带调制相同，主要用于高速传输系统中。在QAM系统中，对信道传输函数的对称性和接收端相干载波的相位误差提出了严格的要求，否则在接收端恢复的基带波形中将出现邻道干扰和正交干扰。二进制绝对调相（BPSK）的已调信号相位变化是相对于一个固定的参考相位，因此“绝对”载波的相位随调制信号1或0 而变化，通常用相位0 或π来分别表示1或0。四相移相键控（QPSK）调制是利用载波的4 种不同相位来表征输入的数字信息，由于4 种相位可代表4 种数字信息，因此，对输入的二进制序列应先进行分组。将每2 个信息数字编为一组，然后根据其组合情况用4 种不同载波相位来表征它们。也就是每一种载波相位代表2个比特信息，称为双比特码元。，不会出现±π的相位跳变。

数学解调 是数字调制的逆变换。解调的方法必须与调制方式相适应。凡是涉及相位的解调，必须采用相干或差分相干解调，而振幅调制与频率调制可以采用相干解调，也可以采用非相干解调。无论哪一种调制方式，采用相干解调的性能优于非相干解调的性能。

发展方向 新的多用途可编程数字信号处理器使得数字调制器和解调器完全用软件实行成为可能，嵌入式的软件实现方法可以在不需要重新设计或替换调制解调器的情况下改变和提高其性能。

  本文关键词：解调技术，由笔耕文化传播整理发布。