一、調(diào)制技術(shù)的概念
在通信系統(tǒng)中,信源信號或經(jīng)過編碼的信源信號(基帶信號),由于抗干擾能力差,是不宜直接在傳輸信道上(有線或無線)傳輸?shù)摹榇?,基帶信號要傳輸通常是需要通過調(diào)制技術(shù),把基帶信號載入到一個載波信號進(jìn)行傳輸。
所謂調(diào)制就是利用模擬或數(shù)字信號(稱為基帶信號)去改變載波信號的某些特性的過程,對于模擬載波信號可改變其幅度、頻率和相位;對于脈沖載波信號可改變其寬度、幅度和位置等。載波就是“裝載”基帶信號(即待傳信號)的載體。在我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14733.1《電信術(shù)語 電信、信道和網(wǎng)》中給出了“調(diào)制”和“載波”的定義,具體詳見下表1-1。相對于調(diào)制過程的逆過程稱之為解調(diào),在通信傳輸系統(tǒng)中,調(diào)制與解調(diào)往往是成對出現(xiàn)的。
表1-1:調(diào)制和載波的定義
調(diào)制是一種裝載,也是一種控制。裝載是指采用調(diào)制信號去控制被搭載的高頻載波,使載波的某一個或某幾個參數(shù)按照調(diào)制信號的規(guī)律而變化,從而攜帶原始信息??刂剖侵刚{(diào)制從頻域上看是一種變化,即它把原始調(diào)制信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男问?。調(diào)制的主要作用還表現(xiàn)在下表1-2中所述。
表1-2:調(diào)制的主要作用
二、調(diào)制技術(shù)的通常分類
1、通常的分類
我們常依據(jù)基帶信號是模擬信號還是數(shù)字信號把調(diào)制技術(shù)分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩大類。這是我們最習(xí)慣性的分類方法,然而就調(diào)制技術(shù)而言,種類眾多,因此對他們分類的方法也很多。就模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制而言,再結(jié)合載波信號是模擬信號或脈沖信號,我們將可細(xì)分為模擬載波調(diào)制(或稱模調(diào)模載)、數(shù)字載波調(diào)制(或稱數(shù)調(diào)模載)和脈沖載波調(diào)制(或稱模調(diào)數(shù)載)三類;而數(shù)字載波調(diào)制(或稱數(shù)調(diào)模載)又分為線性調(diào)制(也稱不恒定包絡(luò)調(diào)制)和非線性調(diào)制(也稱恒定包絡(luò)調(diào)制)。下表2-1-1匯總了模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制技術(shù)及詳細(xì)分類;對于表2-1-1中的各種調(diào)制技術(shù)的中英文對照詳見下表2-1-2。
表2-1-1:關(guān)于模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制技術(shù)及分類
表2-1-2:各種調(diào)制方式的中英文對照(40種)
欲更多了解關(guān)于調(diào)制技術(shù)性能比較的請進(jìn)入。
2、關(guān)于數(shù)字調(diào)制技術(shù)的分類
對于數(shù)字調(diào)制是現(xiàn)代通信中應(yīng)用較普遍的調(diào)制技術(shù)。下表2-2列出了各種數(shù)字調(diào)制技術(shù)的名稱縮寫及描述;并把它們繪制在如下圖2-2所示的數(shù)字調(diào)制關(guān)系樹中(注意一些調(diào)制技術(shù)能從不止一個“父”方案中派生出來),可為通信人提供一個數(shù)字調(diào)制技術(shù)的概況。數(shù)字調(diào)制技術(shù)可以進(jìn)一步的分為兩大類:恒包絡(luò)調(diào)制和非恒包絡(luò)調(diào)制。這些數(shù)字調(diào)制技術(shù)的相關(guān)釋義詳見下表附錄。
表2-2:數(shù)字調(diào)制技術(shù)方案
圖2-2:數(shù)字調(diào)制技術(shù)關(guān)系樹
附錄:圖2-2中相關(guān)調(diào)制技術(shù)的簡單釋義
三、從調(diào)制技術(shù)的發(fā)展看分類
1、數(shù)字調(diào)制的鍵控分類:
隨著通信技術(shù)的發(fā)展,系統(tǒng)對調(diào)制技術(shù)提出了更高的要求。比如在美國FCC對視距無線中繼通信系統(tǒng)提出的指標(biāo)要求有如下表3-1所示。因此,相對于二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制方式(包括2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK等),出現(xiàn)了不少數(shù)字調(diào)制的改進(jìn)方案。如表2-1-1中的多進(jìn)制鍵控(MASK、MFSK、MPSK),還有最小頻移鍵控(MSK)、正交部分相位鍵控(QPSK)和幅相鍵控(APK)、網(wǎng)格編碼(TFM)等等。
表3-1:美國FCC對視距無線中繼通信系統(tǒng)提出的指標(biāo)要求
2、調(diào)制技術(shù)與信道編碼技術(shù)的結(jié)合看數(shù)字調(diào)制的分類:
隨著數(shù)字調(diào)制技術(shù)的發(fā)展,近些年來出現(xiàn)了調(diào)制技術(shù)與信道編碼技術(shù)相結(jié)合,此時,信道編碼器是調(diào)制器的一部分;信道解碼器是解調(diào)器的一部分。這類數(shù)字調(diào)制技術(shù)有:2B1Q、DMT(離散多音調(diào)制)、CAP(無載波幅度相位調(diào)制)等。
欲具體了解這些調(diào)制技術(shù)介紹的請進(jìn)入:DMT;CAP;2B1Q
3、寬帶調(diào)制的分類:
另外,上述的調(diào)制技術(shù)都是對單一的載波進(jìn)行調(diào)制的,其已調(diào)信號帶寬與基帶信號帶寬之比一般只有幾到十幾,稱為窄帶調(diào)制。那么相應(yīng)的就有寬帶調(diào)制,即擴頻調(diào)制技術(shù),擴頻調(diào)制方式有DSSS、FHSS、THSS以及它們的混合方式,如FH/DS、TH/FH、TH/DS等,表2-2中列出了它們的中英文對照。而擴頻調(diào)制技術(shù),其已調(diào)信號帶寬與基帶信號帶寬之比一般可達(dá)100到1000。
欲詳細(xì)了解相關(guān)寬帶調(diào)制技術(shù)原理介紹的請進(jìn)入。
4、邊帶調(diào)制分類:
在幅度調(diào)制技術(shù)中,調(diào)制信號包含有兩個邊帶,其帶寬為基帶信號的兩倍,由于這兩個邊帶相同的信息,如果通過濾波器抑制掉一個邊帶可以節(jié)省頻帶,提高信道利用率。這類技術(shù)有稱之為單邊帶調(diào)制(SSB)、殘留邊帶調(diào)制(VSB)和抑制雙邊帶調(diào)制(DSB/SC)。
欲具體了解各種幅度調(diào)制技術(shù)特點比較的請進(jìn)入。
5、移動無線通信中常用的調(diào)制技術(shù)分類:
在超短波通信發(fā)展的初期,使用的是幅度調(diào)制,隨著對頻率和相位調(diào)制的認(rèn)識,在超短波以上的頻段的通信中多使用后者,特別是移動無線通信中,表3-5列舉了近些年來研制的移動通信中所使用的調(diào)制方式。
表3-5:各種移動通信中所使用的調(diào)制方式
由表看出,在所使用的調(diào)制方式中,PSK、FSK和GMSK方式使用的最多,這是為什么呢?這是因為,無線與有線通信使用的信道不同。有線通信中,電磁波是引導(dǎo)式傳輸,也就是說電磁波是被約束在導(dǎo)線中傳播的。而無線信道則不同,電磁波在自由空間傳播時,會產(chǎn)生慢衰落、快衰落、時延擴展和頻移等效應(yīng)。無線信道的特征決定了調(diào)制方式應(yīng)該適應(yīng)該信道的特性。因此,實際的無線通信采用調(diào)制方式多為FSK或者PSK,而不適于采用幅度調(diào)制。因為ASK調(diào)制是通過載波的幅度攜帶基帶的信息,但是對于FSK或者PSK來說,它們不用幅度攜帶基帶信息,則可以有效地抵抗振幅衰落帶來的影響。當(dāng)然,現(xiàn)代幅度調(diào)制系統(tǒng)中,針對衰落對系統(tǒng)的影響,引入帶內(nèi)導(dǎo)音技術(shù)(in-band pilot tone)也大大提高了接收信號的質(zhì)量,接收機能夠快速檢測和跟蹤輸入信號幅度的變化,并且迅速調(diào)整接收增益來彌補幅度的波動。另一方面,由于無線頻道安排十分密集及其傳輸?shù)拈_放性,鄰道干擾也是比較突出的問題。選擇先進(jìn)的數(shù)字調(diào)制技術(shù),壓縮信號主瓣寬度,降低帶外輻射,提高頻帶利用率,也都成為數(shù)字調(diào)制技術(shù)的研究方向。
另外由表中看出,使用PSK類型調(diào)制方式的移動無線通信又尤為最多,這是因為,在抗高斯噪聲方面,PSK性能最好。
欲進(jìn)一步了解關(guān)于調(diào)制技術(shù)介紹的請進(jìn)入:模擬調(diào)制技術(shù);數(shù)字調(diào)制技術(shù)