調(diào)制解調(diào)技術(shù)

1、調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制就是用基帶信號去控制載波信號的某個或幾個參量的變化，將信息 荷載在其上形成已調(diào)信號傳輸，而解調(diào)是調(diào)制的反過程，通過具體的方法 從已調(diào)信號的參量變化中將恢復原始的基帶信號。調(diào)制的種類很多，分類方法也不一致。按調(diào)制信號的形式可分為模擬調(diào) 制和數(shù)字調(diào)制。用模擬信號調(diào)制稱為模擬調(diào)制；用數(shù)據(jù)或數(shù)字信號調(diào)制稱 為數(shù)字調(diào)制。按被調(diào)信號的種類可分為脈沖調(diào)制、正弦波調(diào)制和強度調(diào)制 (如對非相干光調(diào)制)等。調(diào)制的載波分別是脈沖，正弦波和光波等。正弦波調(diào) 制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本方式，后兩者合稱為角度調(diào) 制。此外還有一些變異的調(diào)制，如單邊帶調(diào)幅、殘留邊帶調(diào)幅等。脈沖調(diào) 制也可以按類似

2、的方法分類。此外還有復合調(diào)制和多重調(diào)制等。不同的調(diào) 制方式有不同的特點和性能。解調(diào)是從攜帶消息的已調(diào)信號中恢復消息的過程。在各種信息傳輸或處理系統(tǒng)中，發(fā)送端用所欲傳送的消息對載波進行調(diào)制，產(chǎn)生攜帶這一消息的信號。接收端必須恢復所傳送的消息才能加以利用，這就是解調(diào)。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。調(diào)制方式不同，解調(diào)方法也不一樣。與調(diào)制的 分類相對應，解調(diào)可分為正弦波解調(diào)(有時也稱為連續(xù)波解調(diào))和脈沖波 解調(diào)。正弦波解調(diào)還可再分為幅度解調(diào)、頻率解調(diào)和相位解調(diào)。同樣，脈 沖波解調(diào)也可分為脈沖幅度解調(diào)、脈沖相位解調(diào)、脈沖寬度解調(diào)和脈沖編 碼解調(diào)等。對于多重調(diào)制需要配以多重解調(diào)。解調(diào)的方式有正弦波幅度解調(diào)、正弦波角

3、度解調(diào)和共振解調(diào)技術(shù)。正弦波幅度調(diào)制正弦載波幅度隨調(diào)制信號而變化的調(diào)制，簡稱調(diào)幅(AM)。數(shù)字幅度調(diào)制也叫作幅度鍵控(ASK)。調(diào)幅的技術(shù)和設(shè)備比較簡單，頻譜較窄，但抗干擾性能差，廣泛應用于長中短波廣播、小型無線電話、電報等電子設(shè)備中。早期的無線電報機采用火花式放電器產(chǎn)生高頻振蕩。傳號時火花式發(fā)報機發(fā)射高頻振蕩波，空號時發(fā)報機沒有輸出。這種電報信號的載波不是純正弦波，它含有很多 諧波分量，會對其他信號產(chǎn)生嚴重干擾。正弦波頻率調(diào)制正弦載波的瞬時頻率隨調(diào)制信號的瞬時值而變化的調(diào)制，簡稱調(diào)頻(FM)。數(shù)字頻率調(diào)制也稱移頻鍵控 (FSK)。正弦波相位調(diào)制正弦載波的瞬時相位隨調(diào)制信號而變化的調(diào)制，簡稱調(diào)

4、相(PM)。數(shù)字調(diào)相也稱移相鍵控(PSK)。脈沖調(diào)制受調(diào)波為脈沖序列的調(diào)制。脈沖調(diào)制可分為脈沖調(diào)幅(PAM)、脈沖調(diào)相(PPM)、脈沖調(diào)寬 (PWM)等方式。調(diào)制把模擬-數(shù)字信號轉(zhuǎn)換也看做是脈沖調(diào)制,這種調(diào)制有脈碼調(diào)制 (PCM)、差值脈碼調(diào)制（DPCM）、增量調(diào)制等。脈沖調(diào)幅實質(zhì)上就是信號采樣。常用于模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路、信號轉(zhuǎn)換電路和各種電子儀器。脈沖調(diào)制信號的頻譜較寬，但除了脈沖調(diào)幅之外，都具有較好的抗干擾性能,特別是脈碼調(diào)制的性能最好，是一種理想的調(diào)制方法。數(shù)字電話、遙測、遙控以及迅速發(fā)展的綜合通信網(wǎng)，大多采用這種調(diào)制。調(diào)制方式在通信中，我們常常采用的調(diào)制方式有以下幾種：（一）模擬調(diào)制：用連

5、續(xù)變化的信號去調(diào)制一個高頻正弦波主要有：1.幅度調(diào)制（調(diào)幅AM，雙邊帶調(diào)制DSBSC單邊帶調(diào)幅 SSBSC殘留邊帶調(diào)制 VSB以及獨立邊帶 ISB）；2. 角度調(diào)制（調(diào)頻 FM，調(diào)相PM ）兩種。因為相位的變化率就是頻率，所以調(diào)相 波和調(diào)頻波是密切相關(guān)的；（二）數(shù)字調(diào)制：用數(shù)字信號對正弦或余弦高頻振蕩進行調(diào)制主要有：1.振幅鍵控 ASK;2. 頻率鍵控 FSK3. 相位鍵控 PSK（三）脈沖調(diào)制：用脈沖序列作為載波主要有：1.脈沖幅度調(diào)制（ PAM : Pulse Amplitude Modulation ）；2. 脈寬調(diào)制（PDM : Pulse Duration Modulation ）；

6、3. 脈位調(diào)制（PPM : Pulse Position Modulation ）；4. 脈沖編碼調(diào)制（ PCM : Pulse Code Modulation） ；隨著通信業(yè)務量的增加，頻譜資源日趨緊張，為了提高系統(tǒng)的容量，信道間隔已由最初的100kHz減少到25kHz，并將進一步減少到12.5kHz，甚至更小，由于數(shù)字通信具有建網(wǎng)靈活，容易采用數(shù)字差錯控制技術(shù)和數(shù)字加密，便于集成化，并能夠進入ISDN網(wǎng)，所以通信系統(tǒng)都在由模擬制式向數(shù)字制式過渡。因此系統(tǒng)中必須采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)，然而一般的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，如ASK、PSK和FSK因傳輸效率低而無法滿足移動通信的要求，為此，需要專門研究一些抗干擾

7、性強、誤碼性能好、頻譜利用率高的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，盡可能地提高單位頻譜內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)的比 特，以適用于移動通信窄帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。如最小頻移鍵控（MSK）;高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK）;四相相移鍵控（QPSK）;偏移四相相移鍵控（OQPSK）; 四相相對相移鍵控（ DQPSK）;n /4正交相移鍵控（n /4- DQPSK）正交幅度調(diào)制 (QAM)正交頻分復用 (OFDM)擴頻調(diào)制 按照某一時刻是否只使用單一的頻率的正弦載波，調(diào)制分為單載波調(diào)制和多載 波調(diào)制。按照已調(diào)信號的包絡(luò)是否保持不變，單載波又分為恒定包絡(luò)調(diào)制分為和不恒定 包絡(luò)調(diào)制。ASK FSK PSK都屬于單載波調(diào)制，其中FSK和PSK信

8、號的幅度是不變的，屬于 恒包絡(luò)調(diào)制。首先介紹幾種恒包絡(luò)調(diào)制，包括偏移四相相移鍵控( OQPSK、 n4四相相移鍵 控(n4 -QPSK、最小頻移鍵控(MSK)和高斯型最小頻移鍵控(GMSK ；然 后介紹正交幅度調(diào)制( QAM 、，它是一種不恒定包絡(luò)調(diào)制。在介紹了這幾種單載波調(diào)制后，再引入多載波調(diào)制，著重介紹其中的正交頻 分復用( OFDM、。擴頻調(diào)制，它的載波采用寬帶的偽噪聲 (PN)序列，它是用擴頻頻譜的方法來換取信噪比的 系統(tǒng)。QPSK信號是利用正交調(diào)制方法產(chǎn)生的，其原理：先對輸入數(shù)據(jù)作串/并變換，即將二進制數(shù)據(jù)每兩比特分成一組，得到四種組合：(1， 1、(-1， 1、(-1，-1、和(

9、1， -1、，每組的前一比特為同相分量，后一比特為正交分量。然后利 用同相分量和正交分量分別對兩個正交的載波進行2PSK調(diào)制，最后將調(diào)制結(jié)果疊加，得到QPSK信號。對QPSK故正交調(diào)制時，將正交分量Q(t)的基帶信號相對于同向分量l(t)的基 帶信號延遲半個碼元間隔( TS/2 一個比特間隔、。這種方法稱為偏移四相相 移鍵控。如果采用相干解調(diào)方式，理論上 OQPSK信號的誤碼性能與相干解調(diào)的 QPSK相 同。但是，頻帶受限的 OQPSK信號包絡(luò)起伏比頻帶受限的 QPSK信號小，經(jīng)限 幅放大后頻譜展寬的少，所以 OQPSK的性能優(yōu)于QPSKn4 -QPSK信號在 QPSK和 OPSK基礎(chǔ)上發(fā)展起

10、來的，與 QPSK和OQPSK 相比，它有以下優(yōu)點：(1) 在四進制碼元轉(zhuǎn)換時刻，當前碼元的相位相對于前一碼元的相位改變± 450或± 1350 ；(2)可以使用非相干解調(diào)，避免 QPSK信號相干解調(diào)中的“倒 n現(xiàn)象”。如果能夠使已調(diào)信號的相位在兩組之間交替跳變，則相位跳變值就只能 有p/4,從而避免了 QPSK信號相位突變的現(xiàn)象。而且相鄰碼元間至少有 的相位變化，從而使接收機容易 進行時鐘恢復和同步。由于最大相移比 QPSK最大相移小，所以稱為移位QPSK簡稱為p/4-QPSK。需要指出的是，p/4 -QPSK的優(yōu)勢還在于它可以采用差分檢測，這是因為 p/4 -QPSK信

11、號內(nèi)的信息完全包含在載波的兩個相鄰碼元之間的相位差 中。差分檢測是一種非相干解調(diào)，這大大簡化了接收機的設(shè)計。而且， 通過研究還發(fā)現(xiàn)，在存在多徑和衰落時，p/4 -QPSK的性能優(yōu)于OQPSK. MSK稱為最小移頻鍵控，有時也稱為快速移頻鍵控 (FFSK)所謂“最小”是指這種調(diào)制方式能以最小的調(diào)制指數(shù)（0.5）獲得正交信號； 所謂 快速”是指在給定同樣的頻帶內(nèi)，MSK能比2PSK勺數(shù)據(jù)傳輸速率更 高，且在帶外的頻譜分量要比2PSK衰減的快。調(diào)制前先利用高斯濾波器將基帶信號成形為高斯型脈沖，再進行MSK調(diào)制，這樣的調(diào)制方式稱為高斯最小頻移鍵控 （GMSK。正交振幅調(diào)制（QAM）是一種幅度和相位聯(lián)合

12、鍵控（APK的調(diào)制方式。它可以 提高系統(tǒng)可靠性，且能獲得較高的信息頻帶利用率，是目前應用較為廣泛的 一種數(shù)字調(diào)制方式。正交振幅調(diào)制是用兩路獨立的基帶數(shù)字信號對兩個相互正交的同頻載波 進行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，利用已調(diào)信號在同一帶寬內(nèi)頻譜正交的性 質(zhì)來實現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息傳輸。正交頻分復用（OFDM）是一種多載波傳輸技術(shù)，它不是如今才發(fā)展起來的新技 術(shù)，早期主要用于軍用的無線高頻通信系統(tǒng)，由于其實現(xiàn)的復雜限制了它的進 一步應用。直到20世紀80年代，人們提出了采用離散傅里葉變換來實現(xiàn)多個 載波的調(diào)制，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得 OFDM技術(shù)更趨于實用化。一、調(diào)制原理圖正交頻分復用（OFDM）作為一種

13、多載波傳輸技術(shù)，要求各子載波保 持互相正交。在發(fā)送端調(diào)制原理圖如下，串/并變換OFDM解調(diào)原理N 21擴展頻譜技術(shù)的理論基礎(chǔ)是：香農(nóng)建立的關(guān)于通信系統(tǒng)效能的理論；即 增加頻帶可以降低接收的信噪比門限值，這就是擴頻通信的基本，即用 頻帶來換取信噪比。把用擴展頻譜的方法換取信噪比的系統(tǒng)稱為擴頻 （SS通信系統(tǒng)。擴展頻譜系統(tǒng)必須滿足兩條準則：（1）傳輸帶寬遠大于被傳送的原始信號的帶寬或速率；（2）傳輸帶寬主要由擴頻函數(shù)決定，此擴頻函數(shù)常用的是偽隨機編碼信號，而 被傳送的原始信號本身不再是確定傳輸帶寬的決定因素。擴展頻譜通信的實質(zhì)： 在發(fā)送端用一個偽隨機編碼信號（擴頻函數(shù)）將發(fā)送信號的帶寬擴展， 然后再送入信道傳輸，在接收端對收到的擴頻信號進行相關(guān)處理以便 將它恢復成窄帶信號，再從中解調(diào)出所需信息。四種擴頻調(diào)制方式 直接序列擴頻系統(tǒng)又稱偽噪聲調(diào)制系統(tǒng)，簡稱（DS係統(tǒng)或（PN）系統(tǒng)。它是用一個速率很高的 數(shù)字編碼序列去直接調(diào)制射頻載波，從而使射頻帶寬較原始信號帶寬大得多的 一種擴頻通信方式。跳頻擴