通信工程師考試現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)

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10.2.4 現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù)

二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制技術(shù)是其他調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)，但它們的頻譜利用率較低。在現(xiàn)代通信中隨著大容量和遠(yuǎn)距離數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展急需解決信道的帶寬限制和非線性對(duì)傳輸信號(hào)的影響。傳統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制方式已不能滿足應(yīng)用的需求，需要采用新的數(shù)字調(diào)制方式以減小信道對(duì)所傳信號(hào)的影響，以便在有限的帶寬資源條件下獲得更髙的傳輸速率。這些技術(shù)的研究，主要是圍繞充分節(jié)省頻譜和高效率的利用頻帶展開的。而采有多進(jìn)制調(diào)制技術(shù)可以有效地提高頻譜利用率，采用恒包絡(luò)技術(shù)能適應(yīng)信道的非線性。從傳統(tǒng)數(shù)字調(diào)制技術(shù)擴(kuò)展的技術(shù)有最小移頻鍵控（MSK）、高斯濾波最小移頻鍵控（GMSK）、正交幅度調(diào)制（QAM）、正交頻分復(fù)用調(diào)制（OFDM)等。

簡(jiǎn)單的多進(jìn)制調(diào)制可以從DPSK擴(kuò)展，使用四個(gè)相位后稱為四相相移鍵控（QPSK或DQPSK）。在QPSK方式下，每個(gè)符號(hào)用兩個(gè)比特表示，并且比特率是波特率的2倍，這叫做四進(jìn)制系統(tǒng)。在帶寬相同的情況下，假設(shè)信噪比足夠高，則四進(jìn)制系統(tǒng)能夠傳送的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制系統(tǒng)的兩倍。

圖10-10所示的是一個(gè)典型DQPSK系統(tǒng)的向量圖。其中給出的相移參照的是前一個(gè)符號(hào)的相位〃四個(gè)可能相位中的每一個(gè)均與表10-1所示的兩比特序列有關(guān)。

圖10-10和表10-1所示的系統(tǒng)對(duì)于符號(hào)11需要180°的相移，信號(hào)幅值需要經(jīng)過一個(gè)0值的變化。因此，要準(zhǔn)確地傳輸信號(hào)就需要通信系統(tǒng)采用線性放大器，但是線性放大器明顯地比非線性放大器的效率低很多。如果將系統(tǒng)改為帕爾/4DQPSK,則這種對(duì)線性度的需要盡管不能完全排除，是可以減少。帕爾/4DQPSK中的相移大小為±45°和±135°。它們都不要求信號(hào)的幅值大小趨向于0,因此在一定程度上弱化了對(duì)線性的要求。典型的帕爾/4DQPSK系統(tǒng)的狀態(tài)表如表10-2所示，圖10-11所示的向量圖給出了可能的相移。這一系統(tǒng)目前用于北美TDMA蜂窩電話和PCS系統(tǒng)中。

另外一種調(diào)制方法為正交調(diào)制（QAM），即將幅值和相位調(diào)制結(jié)合起來。對(duì)于給定系統(tǒng)，可允許的幅值和相位組合是有限的。圖10-12（a）所示的是一個(gè)星座圖，它表示了一個(gè)具有16個(gè)幅值-相位組合系統(tǒng)的所有可能性。這樣每個(gè)傳輸?shù)姆?hào)就表示4bit.圖中的每一個(gè)點(diǎn)都代表一個(gè)可能的幅值-相位組合狀態(tài)。對(duì)于無噪信道，組合的個(gè)數(shù)可以無限制地增加，但是在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)相鄰兩個(gè)狀態(tài)之間的差別與存在的噪聲和失真相比小到無法可靠地檢測(cè)到時(shí)，組合的個(gè)數(shù)就達(dá)到了一個(gè)極限值。如果將QAM信號(hào)顯示在示波器上，則可以看到噪聲的作用使星座中的點(diǎn)變得模糊，如圖10-12（b）所示。

在固定式地面微波系統(tǒng)中使用的QAM具有大量的狀態(tài)，在有些情況下狀態(tài)數(shù)會(huì)達(dá)到1024個(gè)。不過，系統(tǒng)對(duì)于傳輸信道有很高的信噪比要求。因此這種調(diào)制方式的狀態(tài)數(shù)在便攜式和移動(dòng)系統(tǒng)中的使用也受到很大的限制。

就頻譜利用率來說，QAM比FSK或QPSK更為有效，但是它也更容易受到噪聲的干擾，并且由于QAM信號(hào)像模擬調(diào)幅信號(hào)那樣幅度在變化，對(duì)于通信系統(tǒng)的線性要求也是很高的。

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