通信工程师考试现代数字调制技术

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10.2.4 现代数字调制技术

二进制数字调制技术是其他调制技术的基础，但它们的频谱利用率较低。在现代通信中随着大容量和远距离数字通信技术的发展急需解决信道的带宽限制和非线性对传输信号的影响。传统的数字调制方式已不能满足应用的需求，需要采用新的数字调制方式以减小信道对所传信号的影响，以便在有限的带宽资源条件下获得更髙的传输速率。这些技术的研究，主要是围绕充分节省频谱和高效率的利用频带展开的。而采有多进制调制技术可以有效地提高频谱利用率，采用恒包络技术能适应信道的非线性。从传统数字调制技术扩展的技术有最小移频键控（MSK）、高斯滤波最小移频键控（GMSK）、正交幅度调制（QAM）、正交频分复用调制（OFDM)等。

简单的多进制调制可以从DPSK扩展，使用四个相位后称为四相相移键控（QPSK或DQPSK）。在QPSK方式下，每个符号用两个比特表示，并且比特率是波特率的2倍，这叫做四进制系统。在带宽相同的情况下，假设信噪比足够高，则四进制系统能够传送的数据是二进制系统的两倍。

图10-10所示的是一个典型DQPSK系统的向量图。其中给出的相移参照的是前一个符号的相位〃四个可能相位中的每一个均与表10-1所示的两比特序列有关。

图10-10和表10-1所示的系统对于符号11需要180°的相移，信号幅值需要经过一个0值的变化。因此，要准确地传输信号就需要通信系统采用线性放大器，但是线性放大器明显地比非线性放大器的效率低很多。如果将系统改为帕尔/4DQPSK,则这种对线性度的需要尽管不能完全排除，是可以减少。帕尔/4DQPSK中的相移大小为±45°和±135°。它们都不要求信号的幅值大小趋向于0,因此在一定程度上弱化了对线性的要求。典型的帕尔/4DQPSK系统的状态表如表10-2所示，图10-11所示的向量图给出了可能的相移。这一系统目前用于北美TDMA蜂窝电话和PCS系统中。

另外一种调制方法为正交调制（QAM），即将幅值和相位调制结合起来。对于给定系统，可允许的幅值和相位组合是有限的。图10-12（a）所示的是一个星座图，它表示了一个具有16个幅值-相位组合系统的所有可能性。这样每个传输的符号就表示4bit.图中的每一个点都代表一个可能的幅值-相位组合状态。对于无噪信道，组合的个数可以无限制地增加，但是在实际应用中，当相邻两个状态之间的差别与存在的噪声和失真相比小到无法可靠地检测到时，组合的个数就达到了一个极限值。如果将QAM信号显示在示波器上，则可以看到噪声的作用使星座中的点变得模糊，如图10-12（b）所示。

在固定式地面微波系统中使用的QAM具有大量的状态，在有些情况下状态数会达到1024个。不过，系统对于传输信道有很高的信噪比要求。因此这种调制方式的状态数在便携式和移动系统中的使用也受到很大的限制。

就频谱利用率来说，QAM比FSK或QPSK更为有效，但是它也更容易受到噪声的干扰，并且由于QAM信号像模拟调幅信号那样幅度在变化，对于通信系统的线性要求也是很高的。

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