什麼是數字調製

以數字信號作為調製信號的調製技術。一般採用正弦波作為載波，這種數字調製又稱為載波鍵控。

鍵控

用電鍵進行控制，這是借用了電報傳輸中的術語。載波鍵控是以數字信號作為電碼，用它對正弦載波進行控制，使載波的某個參數隨電碼變化。

根據正弦波受控參數的不同，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、相位隨着數字信號而變化，圖為三種鍵控相應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。

單位時間內的鍵控次數稱為鍵控速率（又稱符號速率，傳輸碼元速率），其單位為波特(baud)。單位時間內所傳輸的信息量，稱為信息速率(又稱比特速率)，其單位為比特／秒 (bit/s)。信息速率等於鍵控速率乘以鍵控信號所攜帶的平均信息量。

解調

最常用的解調方式是相干解調，它按以下幾個步驟進行：

（1）用參考載波與鍵控信號相乘，得到基帶信號；

（2）用低通濾波器（或積分器）對此基帶信號過濾，以便最大限度地集中信號能量並濾除噪聲；

（3）對過濾後的基帶信號進行採樣和判決，並還原出形狀規則的數字信號脈衝，這個過程也稱為再生，適當選擇低通濾波器的傳輸特性，使收信端的綜合頻域響應和發送信號的頻譜滿足共軛匹配關係，就可以在加性高斯白噪聲信道上獲得最小誤碼性能，這種解調稱為最佳相干檢測。在選擇濾波器的響應時，應使收發綜合響應滿足奈奎斯特准則，或採取必要的均衡措施，以消除或克服碼間干擾的影響（見基帶傳輸）。

數字信號在傳輸過程中由於干擾、噪聲和波形畸變的影響，可能產生誤碼。二進制數字信號在加性高斯白噪聲信道上通過載波鍵控方式傳輸時，如果收信端採用最佳相干檢測並消除碼間干擾，則平均誤碼率Pe和歸一化信噪比Es/N0的關係可以表示為

式中Es為單位碼元的平均信號能量，N0為噪聲譜密度，erfc（x）為互補誤差函數，ρ為鍵控波形的互相關係數。對於移相鍵控，ρ=-1；對於移幅鍵控和移頻鍵控，ρ=0。可以看出，為達到同樣的誤碼率，移幅鍵控和移頻鍵控所需的歸一化信噪比等於移相鍵控的兩倍。

實用數字調製

通信系統中採用的數字調製技術有以下四種。

（1）四相移相鍵控(QPSK)：採用四個對稱的相位來傳送兩個二進制碼元。它的頻譜效率較高、抗干擾性較強，是數字衞星、數字微波和有線數傳中的一種主要調製方式。

（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調製碼元偏移半個碼長，後者是將連續相位移頻鍵控的移頻指數定為0.5，它們是四相鍵控的派生形式。它們具有包絡較恆定、非線性信道引起的頻譜展寬較小等優點，比較適用於衞星信道。

（3）八相移相鍵控(8PSK)、正交部分響應調製(QPRS)、16狀態和64狀態正交調幅（16QAM和64QAM）：這是一些頻譜效率很高、誤碼性能也較好的數字調製技術，它們主要用於中、大容量的數字微波接力通信系統。

（4）連續相位調製(CPM)、受控調頻(TFM)和高斯預濾波最小移頻鍵控 (GMFSK)：這是一些具有較好頻譜效率和誤碼性能的數字調製技術，其主要特點是包絡恆定，旁瓣很低，非線性信道引起的頻譜展寬很小，可用於移動通信和衞星通信。

參考書目

樊昌信等：《通信原理》，國防工業出版社，北京，1980。

les，Communication System Principles，Addison Wesley Co.， Reading， Mass.， 1976.