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关于通信传输系统中调制技术的概念与分类

浏览:15841  来源:通信人在线  日期:2021-10-12

一、调制技术的概念

在通信系统中,信源信号或经过编码的信源信号(基带信号),由于抗干扰能力差,是不宜直接在传输信道上(有线或无线)传输的。为此,基带信号要传输通常是需要通过调制技术,把基带信号载入到一个载波信号进行传输。

所谓调制就是利用模拟或数字信号(称为基带信号)去改变载波信号的某些特性的过程,对于模拟载波信号可改变其幅度、频率和相位;对于脉冲载波信号可改变其宽度、幅度和位置等。载波就是“装载”基带信号(即待传信号)的载体。在我国国家标准GB/T 14733.1《电信术语 电信、信道和网》中给出了“调制”和“载波”的定义,具体详见下表1-1。相对于调制过程的逆过程称之为解调,在通信传输系统中,调制与解调往往是成对出现的。

1-1:调制和载波的定义

调制是一种装载,也是一种控制。装载是指采用调制信号去控制被搭载的高频载波,使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律而变化,从而携带原始信息。控制是指调制从频域上看是一种变化,即它把原始调制信号变换成适合在信道中传输的形式。调制的主要作用还表现在下表1-2中所述。

1-2:调制的主要作用

二、调制技术的通常分类

1、通常的分类

我们常依据基带信号是模拟信号还是数字信号把调制技术分为模拟调制和数字调制两大类。这是我们最习惯性的分类方法,然而就调制技术而言,种类众多,因此对他们分类的方法也很多。就模拟调制和数字调制而言,再结合载波信号是模拟信号或脉冲信号,我们将可细分为模拟载波调制(或称模调模载)、数字载波调制(或称数调模载)和脉冲载波调制(或称模调数载)三类;而数字载波调制(或称数调模载)又分为线性调制(也称不恒定包络调制)和非线性调制(也称恒定包络调制)。下表2-1-1汇总了模拟调制和数字调制技术及详细分类;对于表2-1-1中的各种调制技术的中英文对照详见下表2-1-2

2-1-1:关于模拟调制和数字调制技术及分类

2-1-2:各种调制方式的中英文对照(40种)

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2、关于数字调制技术的分类

对于数字调制是现代通信中应用较普遍的调制技术。下表2-2列出了各种数字调制技术的名称缩写及描述;并把它们绘制在如下图2-2所示的数字调制关系树中(注意一些调制技术能从不止一个“父”方案中派生出来),可为通信人提供一个数字调制技术的概况。数字调制技术可以进一步的分为两大类:恒包络调制和非恒包络调制。这些数字调制技术的相关释义详见下表附录。

2-2:数字调制技术方案

2-2:数字调制技术关系树

附录:图2-2中相关调制技术的简单释义

三、从调制技术的发展看分类

1、数字调制的键控分类:

随着通信技术的发展,系统对调制技术提出了更高的要求。比如在美国FCC对视距无线中继通信系统提出的指标要求有如下表3-1所示。因此,相对于二进制数字调制方式(包括2ASK2FSK2PSK2DPSK等),出现了不少数字调制的改进方案。如表2-1-1中的多进制键控(MASKMFSKMPSK),还有最小频移键控(MSK)、正交部分相位键控(QPSK)和幅相键控(APK)、网格编码(TFM)等等。

3-1:美国FCC对视距无线中继通信系统提出的指标要求

2、调制技术与信道编码技术的结合看数字调制的分类:

随着数字调制技术的发展,近些年来出现了调制技术与信道编码技术相结合,此时,信道编码器是调制器的一部分;信道解码器是解调器的一部分。这类数字调制技术有:2B1QDMT(离散多音调制)、CAP(无载波幅度相位调制)等。

欲具体了解这些调制技术介绍的请进入DMTCAP2B1Q

3、宽带调制的分类:

另外,上述的调制技术都是对单一的载波进行调制的,其已调信号带宽与基带信号带宽之比一般只有几到十几,称为窄带调制。那么相应的就有宽带调制,即扩频调制技术,扩频调制方式有DSSSFHSSTHSS以及它们的混合方式,如FH/DSTH/FHTH/DS等,表2-2中列出了它们的中英文对照。而扩频调制技术,其已调信号带宽与基带信号带宽之比一般可达1001000

欲详细了解相关宽带调制技术原理介绍的请进入

4、边带调制分类:

在幅度调制技术中,调制信号包含有两个边带,其带宽为基带信号的两倍,由于这两个边带相同的信息,如果通过滤波器抑制掉一个边带可以节省频带,提高信道利用率。这类技术有称之为单边带调制(SSB)、残留边带调制(VSB)和抑制双边带调制(DSB/SC)。

欲具体了解各种幅度调制技术特点比较的请进入

5、移动无线通信中常用的调制技术分类:

在超短波通信发展的初期,使用的是幅度调制,随着对频率和相位调制的认识,在超短波以上的频段的通信中多使用后者,特别是移动无线通信中,表3-5列举了近些年来研制的移动通信中所使用的调制方式。

3-5:各种移动通信中所使用的调制方式

由表看出,在所使用的调制方式中,PSKFSKGMSK方式使用的最多,这是为什么呢?这是因为,无线与有线通信使用的信道不同。有线通信中,电磁波是引导式传输,也就是说电磁波是被约束在导线中传播的。而无线信道则不同,电磁波在自由空间传播时,会产生慢衰落、快衰落、时延扩展和频移等效应。无线信道的特征决定了调制方式应该适应该信道的特性。因此,实际的无线通信采用调制方式多为FSK或者PSK,而不适于采用幅度调制。因为ASK调制是通过载波的幅度携带基带的信息,但是对于FSK或者PSK来说,它们不用幅度携带基带信息,则可以有效地抵抗振幅衰落带来的影响。当然,现代幅度调制系统中,针对衰落对系统的影响,引入带内导音技术(in-band pilot tone)也大大提高了接收信号的质量,接收机能够快速检测和跟踪输入信号幅度的变化,并且迅速调整接收增益来弥补幅度的波动。另一方面,由于无线频道安排十分密集及其传输的开放性,邻道干扰也是比较突出的问题。选择先进的数字调制技术,压缩信号主瓣宽度,降低带外辐射,提高频带利用率,也都成为数字调制技术的研究方向。

另外由表中看出,使用PSK类型调制方式的移动无线通信又尤为最多,这是因为,在抗高斯噪声方面,PSK性能最好。

欲进一步了解关于调制技术介绍的请进入模拟调制技术数字调制技术

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