数字信号进行载波调制方式的简单介绍

前言

虽然基带数字信号可以在传输距离相对较近的情况下直接传送，但如果要远距离传输时，特别是在无线或光纤信道上传输时，则必须经过调制将信号频谱搬移到高频处才能在信道中传输。

为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波调制。

在通信原理中把通信信号按调制方式可分为调频、调相和调幅三种。

C(t)=AcCOS(2πfc+φc)

传输数字信号时也有三种基本的调制方式：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。

幅移键控(ASK)：

载波幅度是随着调制信号而变化的。其最简单的形式是，载波在二进制调制信号控制下通断，这种方式还可称作 通-断键控或开关键控(OOK)。

MASK，又称多进制数字调制法

虽然，多电平MASK调制方式是一种高效率的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而它一般只适宜在恒参信道下采用。

频移键控(FSK)：

FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式。

主要优点是：实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。

所谓FSK就是用数字信号去调制载波的频率。

2FSK可看作是两个不同载波频率的ASK已调信号之和。

GFSK的技术基础于FSK。

当原始数字信号在经过FSK调变送出前，加上一个高斯低通滤波器来限制调变后的信号频谱宽度，使得在通讯上能限制频谱宽度的传输以及功率的消耗。

相移键控(PSK)

根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。

产生PSK信号的两种方法：

1)、调相法：将基带数字信号（双极性）与载波信号直接相乘的方法：

2)、选择法：用数字基带信号去对相位相差180度的两个载波进行选择。

两个载波相位通常相差180度，此时称为反向键控（PSK）。

S PSK =AS DIG (T)COS(W 0 T+O 0 ) 式中：SDIG (T)=1或-1

l 类型：二进制相移键控（2PSK)，多进制相移键控（MPSK)。

相同信号发送功率噪声功率谱密度条件下QPSK与2PSK的平均误比特率相同，QPSK的功率谱主瓣带宽比2PSK的窄一半。

DQPSK是为了解决QPSK相位模糊对解调输出有影响的问题。

OQPSK（偏移四相移相键控）是为了降低包络起伏，和QPSK一样不改变功率谱密度和误比特率。

π/4DQPSK是QPSK和OQPSK的折中，最大相位跳变值为±3π/4,没有π相位跳变，经过滤波后功率谱旁瓣恢复较小。

由上图知，相同信噪比条件下，π/4DQPSK的误码率较大。

由上图知，当横坐标一定，随着M值的增大，误码率增大，MPSK的相邻两信号矢量之间的欧氏距离随之减小。

在不减小欧氏距离的条件下，可以增加信号矢量的端点数目，从而增加信道的频带利用率，引出了正交幅度调制（QAM）。

正交频分复用调制（OFDM）

为了传输更高的比特速率,抗频率选择性衰落采用正交频分复用方式实现多载波调制技术。

其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。

正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI 。

每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。