以數(shù)字信號(hào)作為調(diào)制信號(hào)的調(diào)制技術(shù)。一般采用正弦波作為載波,這種數(shù)字調(diào)制又稱為載波鍵控。
鍵控 用電鍵進(jìn)行控制,這是借用了電報(bào)傳輸中的術(shù)語。載波鍵控是以數(shù)字信號(hào)作為電碼,用它對(duì)正弦載波進(jìn)行控制,使載波的某個(gè)參數(shù)隨電碼變化。
根據(jù)正弦波受控參數(shù)的不同,載波鍵控可以分為三大類:移幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)、移相鍵控(PSK)。它們分別是正弦波的幅度、頻率、相位隨著數(shù)字信號(hào)而變化,圖為三種鍵控相應(yīng)的波形和功率譜密度。從圖中可以看出,移幅鍵控和移相鍵控的帶寬比移頻鍵控窄。
數(shù)字調(diào)制 單位時(shí)間內(nèi)的鍵控次數(shù)稱為鍵控速率(又稱符號(hào)速率,傳輸碼元速率),其單位為波特(baud)。單位時(shí)間內(nèi)所傳輸?shù)男畔⒘浚Q為信息速率(又稱比特速率),其單位為比特/秒 (bit/s)。信息速率等于鍵控速率乘以鍵控信號(hào)所攜帶的平均信息量。
解調(diào) 最常用的解調(diào)方式是相干解調(diào),它按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行:①用參考載波與鍵控信號(hào)相乘,得到基帶信號(hào);②用低通濾波器(或積分器)對(duì)此基帶信號(hào)過濾,以便最大限度地集中信號(hào)能量并濾除噪聲;③對(duì)過濾后的基帶信號(hào)進(jìn)行采樣和判決,并還原出形狀規(guī)則的數(shù)字信號(hào)脈沖,這個(gè)過程也稱為再生,適當(dāng)選擇低通濾波器的傳輸特性,使收信端的綜合頻域響應(yīng)和發(fā)送信號(hào)的頻譜滿足共軛匹配關(guān)系,就可以在加性高斯白噪聲信道上獲得最小誤碼性能,這種解調(diào)稱為最佳相干檢測(cè)。在選擇濾波器的響應(yīng)時(shí),應(yīng)使收發(fā)綜合響應(yīng)滿足奈奎斯特準(zhǔn)則,或采取必要的均衡措施,以消除或克服碼間干擾的影響(見基帶傳輸)。
數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中由于干擾、噪聲和波形畸變的影響,可能產(chǎn)生誤碼。二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)在加性高斯白噪聲信道上通過載波鍵控方式傳輸時(shí),如果收信端采用最佳相干檢測(cè)并消除碼間干擾,則平均誤碼率
Pe和歸一化信噪比
Es/
N0的關(guān)系可以表示為
式中
Es為單位碼元的平均信號(hào)能量,
N0為噪聲譜密度,erfc(
x)為互補(bǔ)誤差函數(shù),
ρ為鍵控波形的互相關(guān)系數(shù)。對(duì)于移相鍵控,
ρ=-1;對(duì)于移幅鍵控和移頻鍵控,
ρ=0?梢钥闯,為達(dá)到同樣的誤碼率,移幅鍵控和移頻鍵控所需的歸一化信噪比等于移相鍵控的兩倍。
實(shí)用數(shù)字調(diào)制 通信系統(tǒng)中采用的數(shù)字調(diào)制技術(shù)有以下四種。①四相移相鍵控(QPSK):采用四個(gè)對(duì)稱的相位來傳送兩個(gè)二進(jìn)制碼元。它的頻譜效率較高、抗干擾性較強(qiáng),是數(shù)字衛(wèi)星、數(shù)字微波和有線數(shù)傳中的一種主要調(diào)制方式。②參差四相移相鍵控 (OQPSK)和最小移頻鍵控(MFSK):前者是將四相鍵控的兩個(gè)調(diào)制碼元偏移半個(gè)碼長(zhǎng),后者是將連續(xù)相位移頻鍵控的移頻指數(shù)定為0.5,它們是四相鍵控的派生形式。它們具有包絡(luò)較恒定、非線性信道引起的頻譜展寬較小等優(yōu)點(diǎn),比較適用于衛(wèi)星信道。③八相移相鍵控(8PSK)、正交部分響應(yīng)調(diào)制(QPRS)、16狀態(tài)和64狀態(tài)正交調(diào)幅(16QAM和64QAM):這是一些頻譜效率很高、誤碼性能也較好的數(shù)字調(diào)制技術(shù),它們主要用于中、大容量的數(shù)字微波接力通信系統(tǒng)。④連續(xù)相位調(diào)制(CPM)、受控調(diào)頻(TFM)和高斯預(yù)濾波最小移頻鍵控 (GMFSK):這是一些具有較好頻譜效率和誤碼性能的數(shù)字調(diào)制技術(shù),其主要特點(diǎn)是包絡(luò)恒定,旁瓣很低,非線性信道引起的頻譜展寬很小,可用于移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信。
參考書目
樊昌信等:《通信原理》,國(guó)防工業(yè)出版社,北京,1980。
P.Z.Peebles,Communication System Principles,Addison Wesley Co., Reading, Mass., 1976.