数字调制

数字调制

 

 

 

 

调制
必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。

常用的数字调制技术有2ASK、4ASK、8ASK、BPSK、QPSK、8PSK、2FSK、4FSK等；
频带利用率从1bit/s/Hz～3bit/s/Hz；
更有将幅度与相位联合调制的QAM技术，目前数字微波中广泛使用的256QAM的频带利用率可达8bit/s/Hz，八倍于2ASK或BPSK。

数字调制（模拟线性调制和角度调制的特殊情况）：
幅度键控--对应于用载波（正弦波）的幅度...
频移键控--对应于用载波（正弦波）的频率...
相移键控--对应于用载波（正弦波）的相位来传递数字基带信号。

幅移键控--ASK（断键控(OOK) ）：相乘器实现；2ASK,MASK；
相干法，非相干法。
2PSK信号的产生和解调
存在的问题：相位模糊问题，即2分频器电路输出存在相位不定性（随机地取0或π）。当二分频器电路输出的相位为π时，相干解调的输出数据信号就会存在"0"或"1"倒相现象。
解决的办法：采用相对调相2DPSK。

2DPSK信号的产生和解调
产生：
解调：极性比较法 P76图3-48
      相位比较法 P77图3-50

QPSK 四相数字调相
QPSK四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术，
四种载波相位，分别为45°，135°，225°，275°。
四种组合，即00，01，10，11。
实现：正交调幅，同相（I）和正交（Q）部分。（色度信号）
恒包络调制，信号的平均功率是恒定，因此不受幅度衰减的影响，幅度上的失真不会使QPSK产生误码。
矢量图：
解题思路：
首先将数据信号序列以二位数字为单位进行分组，然后再求每组数字的相位，如下题：01的相位为（初始相位为0+3π/4=3π/4），11的相位为（前一相位3π/4+π/4=π），00的相位为（前一相位π+5π/4=9π/4=π/4），依此类推。
  基带数据信号序列   0   1        1   1        0   0            1   0             0   1
  相位(初始相位为0)  3π/4           π           π/4               0               3π/4
  矢量图(→)                   ↖            ←          ↗               →               ↖

QAM 正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation)
幅度、相位联合调制的技术，利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，在最小距离相同的条件下，QAM星座图中可以容纳更多的星座点，即可实现更高的频带利用率，
目前QAM星座点最高已可达256QAM。
以16QAM为例：QPSK公式中，让ai、bi本身取不同的值得到16-QAM信号。
调制效率高，要求传送途径的信噪比高。

特例：当每个正交信号只有两个数值时，QAM与4-PSK完全相同。

（π/4）DQPSK调制：
采样点数为N，表格的移动步长为d。原始调制每两个比特一组。
差分相位ΔΦk与前一码无的相位进行模2π相加得到当前码元的绝对相位Φk，计算Φk在余弦表中的偏移地址，根据偏移地址调制信号的数据。
设f(i)=cos(id),其中0≤i

正交频分复用(OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplex ing)
减轻码间干扰（反射信号接近一个周期 或在多个周期中心附近）：均衡、抽头延迟线调整、OFDM等方法减轻这种干扰。
基本方法：把原来的一个载波变成多个载波，把高数码率信号变成低数码率信号，分别调制在每个载波上。由于数 码率大大降低，比特周期大大加长，因此反射波的影响就大为减小。由于OFDM各载波间是正 交的，因此即使各载波间有重叠部分，解调时也能利用正交性把各载波信号分开。这样就可 充分利用带宽，安排尽量多的载波。
反离散付立叶变换(IDFT)来同时产生所需要数量的载波，简单。

星座图
基本参数：1）信号分布；2）与调制数字比特之间的映射关系。
星座图里每个样点表示一种状态。

调制技术的可靠性的衡量：
由相邻星座点之间的最小距离来衡量，最小距离越大，抵抗噪声等干扰的能力越强，当然前提是信号的平均功率相同。当噪声等干扰的幅度小于最小距离的1/2时，解调器不会错判，即不会发生传输误码；当噪声等干扰的幅度大于最小距离的1/2时，将发生传输误码。

可靠性：采用了QPSK调制技术。具有很强的抵抗幅度干扰的能力，但传输效率比较低仅为2bit/s/Hz。
效率：，采用了256QAM这种高效调制技术（干扰较小、信道环境较好），传输效率高达8bit/s/Hz，但256QAM抗干扰的能力较差。（数字微波通信）