2024/07/05 07/05/1311 QPSK(四相相移键控)技术及应用
(1)QPSK技术
在相移键控(PSK)技术中，通过改变载波信号的相位来表示二进制数0、1，而相位改变的同时，最大振幅和频率则保持不变。例如，可以用两种不同相位的正弦信号分别表示0和1，用0°相位表示0，用180°相位表示1，这种PSK技术称为二相位PSK或2-PSK，信号之间的相位差为180°。
同样，可以用4种不同相位的正弦信号分别表示00、01、10和11，例如，用0°相位表示00，用90°相位表示01，用180°相位表示10，用270°相位表示11。这样每种相位的正弦信号可以表示两位二进制信息，信号之间的相位差为90°，这种PSK技术称为四相位PSK或QPSK，由于4个相位与四进制的4个符号相对应，也称四进制PSK调制。因每种相位的正弦信号可以表示两位二进制信息，与2-PSK相比，其编码效率提高了1倍。
以此类推，当不同相位的载波数为8、16……时,分别称为8-PSK(八进制PSK)、16-PSK(十六进制PSK)……，理论上，不同相位差的载波越多，可以表征的数字输入信息越多，频带的压缩能力越强，可以减小由于信道特性引起的码间串扰的影响，从而提高数字通信的有效性。但在多相调制时，相位取值数增大，信号之间的相位差也就减小，传输的可靠性将随之降低，因而实际中用得较多的是四相制(4-PSK)和八相制(8-PSK)。
(2)QPSK的应用
QPSK广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入与移动通信及有线电视的上行传输。在卫星数字电视传输中普遍采用的QPSK调谐器可以说是当今卫星数字电视传输中对卫星功率、传输效率、抗干扰性以及天线尺寸等多种因素综合考虑的最佳选择。欧洲与日本的数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK调制，我国也出现了采用QPSK调制解调的卫星广播和数字电视机。
要实现卫星电视的数字化，必须在卫视传输中采用高效的调制器和先进的压缩技术，因为我国现行的PAL制彩色电视是采用625行/50场，其视频带宽5 MHz，根据4∶2∶2的标准，625行/50场的亮度信号(Y)的取样频率为135 MHz，每个色差信号(R-Y)和(B-Y)的取样频率均为675 MHz。当Y，(R-Y)，(B-Y)信号的每个取样为8 bit量化时，电视信号经数字化后的亮度信号码率为135×8=108 Mbps，色度信号的码率为675×8×2=108 Mbps，总码率为色亮码率之和，即216 Mbps，在现有的传输媒介中要传送这样宽带的数字电视信号是不可能的。
采用四相相移键控(QPSK)调制之后，可把传输的带宽降到100 MHz左右，再使用电视图像及伴音压缩编码技术，常用MPEG-2(运动图像压缩编码标准)，可以把数字电视信号中包含的冗余信息去除，即在保证接收端电视图像质量的前提下，采用数字视频压缩技术，可以降低传送码率，使传送带宽减少，实现多路传输。目前，已经可以做到把216 Mbps速率的数字电视信号压缩到5 Mbps，使原来只能传送1路模拟电视的36 Mbps卫星转发器，现在可同时传送5路数字电视信号。这样，数字信号经码率压缩技术处理后，信号传输容量会得到数倍甚至数十倍的增加。
12 QAM(正交幅度调制)技术及应用
(1) QAM技术
正交幅度调制(QAM)是一种矢量调制，它将输入比特先映射(一般采用格雷码)到一个复平面(星座)上，形成复数调制符号，然后将符号的I、Q分量(对应复平面的实部和虚部)采用幅度调制，分别对应调制在相互正交(时域正交)的两个载波(cos wt和sin wt)上。这样与幅度调制(AM)相比，其频谱利用率提高1倍。QAM是幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，因此在最小距离相同的条件下可实现更高的频带利用率，目前QAM最高已达到1024QAM(1 024个样点)。样点数目越多，其传输效率越高，例如具有16个样点的16-QAM信号，每个样点表示一种矢量状态，16-QAM有16态，每4位二进制数规定了16态中的一态，16-QAM中规定了16种载波和相位的组合，16-QAM的每个符号和周期传送4比特。
(2)QAM应用
QAM调制主要用在有线数字视频广播和宽带接入等通信系统方面。
QAM调制方式的多媒体高速宽带数据广播系统采用DVB-C有线数字视频广播标准，代表着数字化发展方向，有16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM之分，数字越大，频带利用率越高，但同时抗干扰能力也随之降低。采用64QAM调制方式，可在传统的8 MHz模拟频道带宽上传输约40 Mbps数据流，可在一个标准PAL通道上传输4~8套数字电视节目，它的末端用户可以是计算机，也可以是带数字机顶盒的电视机。QAM在安全授权方面比QPSK调制方式更可靠，完全能满足海量信息传输的需要，其传输速率更高，通道还可优化。
QAM目前还被广泛用于ADSL调制技术，在QAM调制中，发送数据在比特/符号编码器内被分成速率各为原来1/2的两路信号，分别与一对正交调制分量相乘，求和后输出。接收端完成相反过程，正交解调出两个相反码流，均衡器补偿由信道引起的失真，判决器识别复数信号并映射回二进制信号。采用QAM调制技术，信道带宽至少要等于码元速率，为了定时恢复，还需要另外的带宽，一般要增加15%左右。与其他调制技术相比，QAM调制技术具有充分利用带宽、抗噪声强等特点。
13 VSB(残留边带调制)技术及应用
(1)VSB技术
残留边带调制(VSB)是一种幅度调制法(AM)，它是在双边带调制的基础上，通过设计适当的输出滤波器，使信号一个边带的频谱成分原则上保留，另一个边带频谱成分只保留小部分(残留)。该调制方法既比双边带调制节省频谱，又比单边带易于解调。在残留边带调制方式中，根据调制电平级数的不同，VSB可分为4-VSB，8-VSB，16-VSB等，其中的数字表示调制电平级数。如8-VSB，表示有8种调制电平，即+7，+5，+3，+1，-1，-3，-5，-7等8种电平(和八进制的8个符号相对应)，这样每个调制符号可携带3比特信息。16-VSB，32-VSB的工作原理与此类似。
(2)VSB的应用
由于VSB抗多径能力差，在移动接收方面，即使采用4-VSB，其效果也不令人满意。但残留边带调制的优点是技术成熟，便于实现，对发射机功放的峰均比要求低。上海交通大学、浙江大学等高校和研究所自主研制和完成了我国第一套完整的含基于单载波VSB技术和多载波COFDM(编码的正交频分复用调制)技术两种传输方案的HDTV地面广播传输系统，已实现了我国数字高清晰度电视系统技术的整体重大突破，率先攻克了单载波调制技术无法在数字电视地面广播传输方面同时实现固定/移动接收这一核心技术难题，解决了数字高清晰度电视系统的7项重大关键技术。
14 OFDM(正交频分复用)调制技术及应用
正交频分复用是一种多载波调制方式。编码的正交频分复用就是将经过信道编码后的数据符号分别调制到频域上相互正交的大量子载波上，然后将所有调制后信号叠加(复用),形成OFDM时域符号。
由于正交频分复用采用大量(N个)子载波的并行传输，在相等的传输数据率下,OFDM时域符号长度是单载波符号长度的N倍,这样其抗符号间干扰(ISI)的能力可显著提高，从而减轻对均衡的要求。
由于OFDM符号是大量相互独立信号的叠加，从统计意义上讲，其幅度近似服从高斯分布，这就造成OFDM信号的峰均功率比高，从而提高了对发射机功放线性度的要求，降低了发射机的功率效率。
目前,欧洲数字电视地面传输标准DVB-T中采用的就是COFDM。由于COFDM调制抗动态多径干扰能力强，使得其既可用于地面传输固定接收，也可用于便携和移动接收。在我国数字电视地面广播上海试验区，公交920路进行的测试表明，即使在城区多径丰富的地区，接收效果也良好。
大家都知道，上海交大的ADTB-T方案和清华的DMB-T方案，双方争论的焦点就是，单载波调制性能优越还是多载波调制性能优越。因此，在这里还是有必要简单介绍一下，什么是单载波调制和多载波调制。
所谓单载波调制，就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM（QPSK）、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM或8-VSB、16-VSB等都是单载波调制。
上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制，在1999年50周年大庆试播的时候，上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16-QAM数字调制。
QAM调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制模式，如上面列出的就有7种，一般记为n-QAM，n表示各种调制映射到星座图上的模数。模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降低，例如：4-QAM的码率为2bit/S，而16-QAM的码率为4bit/S。一般，信号传输条件越差，选择的模式就越低，例如：卫星通信只能选择QPSK，而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256-QAM；对于地面电视广播，信号发送一般选8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高只能选到64-QAM。
? 正交调幅就是把一序列需要传送的数字信号（2进制码）分成两组，并分别对两组数字信号进行幅度编码，使之变成幅度不同的调制信号，即I信号和Q信号，然后用I信号和Q信号分别对两个频率相同，但相位正好相差 的两个载波进行调幅，最后再把两路调制过的信号合成在一起进行传送。由于在调制之前已经对输入信号进行过幅度编码，因此，这种调制也称为正交数字幅度调制。
我国的HDTV如选用MPGE-2编码，最高传送码率大约为20M bit/S，如果选用16-QAM调制模式，其频谱利用率是每赫芝传送4位数据，即码率为4bit/S。由此可知其载波最高频率约为6MHz，经高频调制后采用残留边带发送，其载频带宽大约为7点多MHz。
所谓多载波调制，就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，然后调制到在每个子信道上进行传输。如：n-COFDM，其中n为子载波数目。清华的DMB-T方案选用的是多载波调制，在DMB-T方案中采用3780-COFDM调制方式。多载波调制也叫编码正交频分复用调制。
就多载波调制中的各个载波而言，其调制的工作原理与n-QAM单载波调制的工作原理基本相同，只是把需要传送的数据分成很多组（这里为3780组），然后每组再分成两组，通过幅度编码以后便可生成两组I信号和Q信号，而后用3780组I信号和Q信号分别对3780个频率各不相同的载波进行正交调制，最后把所有的调制信号合在一起进行传送。
? 上面我们简单介绍了单载波调制和多载波调制的工作原理，下面我们进一步来分析单载波调制和多载波调制的优、缺点。
根据上面分析，采用16-QAM单载波调制，其最高码率为24Mbit/S，载波频率为6MHz；如果选用多载波调制，在码率同样为24Mbit/S的情况下，采用3780-OFDM多载波调制，对于3780个载波平均下来，每个载波平均传送的码率大约只有63Kbit/S，这样，哪怕每个载波都选用QPSK调制，其载波的最高频率还是可以选得很低；如果选用16-QAM或64-QAM调制，其载波的最高频率还可以进一步降低。但这是在没有考虑解码以及图像信号处理需要时间的理想情况，实际并不是这样。
一方面，在数字电视机中，选用的载波频率也不能太低，因为，数字信号传送的速度一定要大于图像信号处理的速度，这样，最后输出信号才不会产生间断。例如，我国HDTV的行扫描频率大约为32KHz，如果不考虑MPEG解码电路以及图像信号处理电路对输入信号处理所需要的时间，那么，多载波的最低频率就不能低于32KHz，否则，行扫描电路就会出现没有信号可扫描的情况，图像显示就会出现间断。因此，MPEG解码电路以及图像信号处理电路对数字信号传送速度也有同样的要求。
另一方面，多载波解调制对数字信号进行分批处理时候，每次都需要等3780个载波传送的数据全部到齐以后，才能一次性地对数据进行处理，即需要对信号进行并转串处理；因此，其解调制过程消耗的时间相对来说比较长，其最低频率也就不能取得很低。另外，多载波调制一般都不采用残留边带发送，因此，调制后的频带宽度相对于残留边带发送来说大约要宽一倍。
综合以上因素，就平均而言，多载波的平均频率相对来说可以低一些，但载波的最高频率与单载波的频率相对来说，并不会相差很大。
载波频率低的最大好处就是，可以降低信号传送过程中的多经反射干扰（即图像重影效应）。下面我们分三种情况来分析：
比如单载波频率为6MHz，其周期为017uS，两个正交载波相差1/4个周期（90°），为00425uS；由于电磁波的速度约等于光速，即每微妙为300米，那么，频率为6MHz的载波对应于一个周期所传播的距离就是51米，即波长为51米；半个周期为255米（半波长），1/4个周期为1275米（1/4波长）。
如果反射体的路经距离正好与电视接收点相差1275米（或1/4波长的奇数倍），即电视接收机相当于同时收到两个信号，一个是主信号，另一个是反射信号，两个调制载波信号的相位正好相差90°（1/4波长）；这样，两个调制载波信号互相叠加以后，不但会改变原来信号的相位，同时也会改变信号的幅度，结果相当于I和Q两路信号互相串扰，并且，当两个信号叠加之后的相位差越接近时，即反射信号越强，干扰就越严重；在这种情况下，数字电视接收机的调制解调电路可能无法正常解码。
如果反射体的路经距离正好与电视接收点相差半个波长（255米，或半个波长的奇数倍），则两个调制载波信号的相位正好相差180°（半波长），由于正交调制的两路信号（I和Q）都是对载波的半波进行幅度调制的，因此，两路调制过的信号合成之后就相当于是对载波的1/4波进行调制；当原信号正、负半周是对称时，则两个信号互相叠加的结果会使接收信号减弱，相当于电视接收机接收灵敏度降低；当原信号正、负半周不是对称时，则两个信号互相叠加的结果会使接收信号失真，相当于两路信号（I和Q）互相串扰，与两个调制载波信号的相位相差90°时没有多大区别。
如果反射体的路经距离正好与电视接收点相差1个波长（51米，或1个波长的整数倍），两个信号的相位正好相差360°（1个波长）；当原信号正、负半周为对称时，则两个信号互相叠加的结果会使接收信号加强，相当于电视接收机接收灵敏度提高；当原信号正、负半周不是对称时，则两个信号互相叠加的结果会使接收信号失真，相当于两路信号（I和Q）互相串扰，与两个调制载波信号的相位相差90°时没有多大区别。
由此可见，只要接收到两个信号（主信号和反射信号）的相位角相差正好是90°（1/4波长）的整数倍，对单载波正交调制信号造成的干扰最严重；对于其它相位差同样也会产生干扰，只是干扰程度相对来说没有90°时那么严重。
假设多载波的最高频率只有3MHz，即为单载波频率的二分之一，相对来说多载波的波长比较长；根据两点之间的电磁场强度与距离的平方成反比的定理，可以求得，在1/4波长处是干扰最严重的地方，两者的电磁场强度相差4倍。而对所有载波平均而言，甚至可以相差几百倍，即多载波调制的多经干扰相对来说比单载波轻。
但多载波调制和解调的过程都非常麻烦，多个载波经过调制后合在一起传输，解调时对其再进行分离就非常困难；因为，在高码率传送之下，它无法用滤波电路把各个调制载波信号选出来，只能采用同步分离的方法，因此，它对同步信号的相位要求非常严格，所以多个载波对相位噪音的要求比单载波高很多。
? 如果多载波调制信号解调时各个载波信号分离不干净，就相当于多个载波之间会互相产生干扰，信噪比（S/N）就会降低。一般多载波解调电路要求信噪比（S/N）的门限值要比单载波解调电路高好几个db（根据报道为3-4dB）。
目前已经有很多方法可以降低单载波多经反射干扰，例如，采用数字延时均衡技术，即从信号中取出一部分信号经延时一个相位后再与原信号叠加，现在这种技术可以通过软件控制来实现，将来所有的数字信号接收机都可以采用这种技术。
很多人都认为，只有多载波调制才能用于移动电视接收机，而单载波调制无法实现移动接收的功能。我认为，这种想法毫无道理。
? 比如，一辆汽车的速度是每小时100公里（28米/秒），那么，它跑1/4周期（6MHz）的时间（00425uS）所对应的距离就是119×10－6米，这相当于23×10－8个波长；或它跑1/4波长的距离（1275米）所对应的时间为046秒，相当于2710000个周期。这两个结果无论是在时间上或在距离上都没有可比性。因此，汽车速度对单载波的相位影响几乎等于零。而受影响最大的反而应该是，在046秒时间内，数字延时均衡电路是否能正常工作。
而对于高频载波在移动接收过程中产生的多普勒效应，它只影响接收频率的偏移，这种影响对单载波调制和多载波调制都是一样的。
特别值得注意的是，由于ADTB-T是单载波技术，因此，它对广电原有的发射系统能够很方便的接洽。根据资料分析，在前端数字化改造方面，交大方案的成本要比清华方案的成本节省约80～90％，仅需要一个MPEG和ADTB-T调制器即可利用原有模拟发射机发射数字信号，而清华方案必需要整套更换成全新的数字发射机，这笔代价在边远地区还是需要斟酌的很大的一笔开销。
同时，在衡量一个数字信号接收的时候，还需考虑信号的接收稳定率；由于是数字信号的属性是0和1，就是要么收到，要么收不到，这就凸现门限的意义；根据测试结果，DMB-T的接收门限比DVB-T低，可ADTB-T的接收门限比DMB-T还要低，这就是为什么采用ADTB-T的发射系统其覆盖范围比DMB-T的发射系统的覆盖范围更广阔的原因，因为其门限低，采用ADTB-T接收机的灵敏度要比DMB-T接收机的灵敏度高3-4dB，因此，其能够在更远的距离上接收弱信号。
另外，上交大单载波系统在组建单频网（SFN）时，对发射机时钟频率的精度和稳定度的要求仅为E-9。这同任何多载波系统相比，要低三个数量级，因此，其工程造价较低。
在发射功率方面相比，上交大单载波系统的发射机平均功率是多载波系统的二分之一，其标定功率则是后者的五分之一。即：在同样的覆盖范围之内，为了实现高数据率的固定接收，上交大方案需要1kW的平均发射功率，则其发射机的标定功率需要4kW，因为其峰均比（PAR）接近6dB。
而对于多载波系统（以欧洲标准为代表）而言，如果要覆盖相同的地区，则其平均发射功率需要20-25kW。这是因为：多载波系统与单载波系统相比，载噪比（C/N）门限值要增加3-4 dB。其次，其发射机的标定功率需要20-25kW，因为其峰均比（PAR）接近10dB。
选用单载波系统将来还可以把地面接收和有线接收同用一个高频头和解码器，因为，目前有线电视采用的调制方式基本上都是采用64-QAM，而地面传输一般都采用16-QAM，将来也可以选用64-QAM。
? 上面这些分析，对老百姓来说，不一定会感兴趣；但老百姓感兴趣的是，怎么样能买到既便宜又好用的电视机。相比之下，交大方案数字电视接收机的生产成本大约要比清华方案的生产成本低20～30%。这很清楚，如果由老百姓自己来选择的话，他们一定会知道自己应该选择什么样的数字电视接收机。但什么时候老百姓有过自己的选择权，皇帝家的驸马是由老百姓来选择的吗？
1、模拟调制与数字调制的区别，不同点和相同点？
相同点：调制原理相同，调制目的相同，未调载波（正弦波相同）；不同点：调制信号不同（前者为数字基带信号s（t)；后者为模拟基带信号m(t)),已调载波的参量取值不同（前者离散取值，后者连续取值）
2、AM 、VSB、SSB、DSB带宽大小调试 ?
AM：优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低，抗干扰能力差。主要用在中波和短波调幅广播。
DSB调制：优点是功率利用率高，且带宽与AM相同，但设备较复杂。应用较少，一般用于点对点专用通信。
SSB调制：优点是功率利用率和频带利用率都较高，抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM，而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂。SSB常用于频分多路复用系统中。
VSB调制：抗噪声性能和频带利用率与SSB相当。在电视广播、数传等系统中得到了广泛应用。
FM： FM的抗干扰能力强，广泛应用于长距离高质量的通信系统中。缺点是频带利用率低，存在门限效应。
3、什么是线性、非线性调制？
在波形上，已调信号的幅度随基带信号的规律而正比地变化；在频谱结构上，它的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子)。由于这种搬移是线性的，因此，幅度调制通常又称为线性调制。
角度调制：频率调制和相位调制的总称。?已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移，而是频谱的非线性变换，会产生与频谱搬移不同的新的频率成分，故又称为非线性调制。
4、什么是基带传输？ 频带传输？误码率大小？
基带传输又叫数字传输，是指把要传输的数据转换为数字信号，使用固定的频率在信道上传输。 基带传输是由发送滤波器、信道、接收滤波器和抽样判决其组成。
频带传输又叫模拟传输，是指信号在电话线等这样的普通线路上以正弦波形式传输的方式。
误码率是衡量一个数字通信系统性能的重要指标，其取决于解调器输入信噪比，表达方式取决于调制方式。
5、几种常用的传输码型
原则 不含直流，且低频分量尽量少；
应含有丰富的定时信息，以便于从接收码流中提取定时信号；
功率谱主瓣宽度窄，以节省传输频带；
不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；
具有内在的检错能力，即码型应具有一定规律性，以便利用这一规律性进行宏观监测。
编译码简单，以降低通信延时和成本。
AMI码：传号交替反转码?HDB3码：3阶高密度双极性码?
双相码：又称曼彻斯特（Manchester）码差分双相码
密勒码：又称延迟调制码CMI码：CMI码是传号反转码的简称。
块编码：块编码的形式：有nBmB码（m>n），nBmT码(m 6、进制振幅键控画图? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 8、2psk与2dpsk的区别 二进制相移键控(2PSK)和二进制差分相移键控(2DPSK)系统的抗噪声性能。2DPSK是利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，所以又称相对相移键控。2DPSK系统是一种实用的数字调相系统，但其抗加性白噪声性能比2PSK的要差。2DPSK可以与2PSK具有相同形式的表达式。所不同的是2PSK中的基带信号s(t)对应的是绝对码序列；而2DPSK中的基带信号s(t)对应的是码变换后的相对码序列。因此，2DPSK信号和2PSK信号的功率谱密度是完全一样的。信号带宽为与2ASK的相同，也是码元速率的两倍。 10、低通模拟信号和带通模拟信号的抽样定理? 抽样定理：设一个连续模拟信号m(t)中的最高频率 11、均与量化噪声与什么有关？ 量化电平 12、量化噪声的平均功率与什么有关？电平数 13、Pcm 的概念？与dpcm 的区别？把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的基本过程，称为脉冲编码调制，简称脉码调制。 14、Pcm 对误差信号进行编号？Dpcm 对输入信号进行编号 ？量化噪声什么时候出现？时分复用和复接什么时候使用？ 15、抽样信号一般都在量化编码后以数字信号的形式传输。 16、模拟信号的步骤？? ?抽样，量化，编码 同步原理概念（一道填空题） ?数字通信系统中的同步种类：载波同步、码元同步、群同步和网同步。 码元同步：又称时钟同步或时钟恢复。对于二进制信号，又称位同步。 目的：得知每个接收码元准确的起止时刻，以便决定积分和判决时刻。 方法：从接收信号中获取同步信息，由其产生一时钟脉冲序列，使后者和接收码元起止时刻保持正确关系。或插入辅助同步信息。 外同步法：它是一种利用辅助信息同步的方法，需要在信号中另外加入包含码元定时信息的导频或数据序列。 自同步法，它不需要辅助同步信息，直接从信息码元中提取出码元定时信息。显然，这种方法要求在信息码元序列中含有码元定时信息。 数字调制 2ASK---------二进制振幅键控 ?[用2种不同的振幅来表示0 1] 2FSK---------二进制幅频键控 ?[用2种不同的频率来表示0 1] 2PSK---------二进制相移键控 ?[用2种不同的相位来表示0 1] 2DPSK-------二进制差分相移键控 [用2种不同的相对相位来表示0 1] MASK--------多进制振幅键控 MFSK---------多进制幅频键控 MPSK---------多进制相移键控 QPSK----------4进制相移键控（正交相移键控）[用四种不同的相位来表示00 01 10 11] OQPSK--------偏置相移键控 π/4-QPSK----π/4-4进制相移键控 QDPSK---------4进制差分相移键控 MSK------------最小频移键控 GMSK----------高斯滤波最小频移键控 GFSK-----------高斯滤波的频移键控[调制之前通过高斯滤波器来限制频谱宽度，使频谱衰减加快] 常见的数字调制方法如： ASK ——幅移键控调制，把二进制符号0和1分别用不同的幅度来表示。 FSK ——频移键控调制，即用不同的频率来表示不同的符号。如2KHz表示0，3KHz表示1。 PSK——相移键控调制，通过二进制符号0和1来判断信号前后相位。如1时用π相位，0时用0相位。 GFSK——高斯频移键控，在调制之前通过一个高斯低通 滤波器来限制信号的频谱宽度 。 GMSK —— 高斯滤波最小频移键控，GSM系统所用调制技术。 QAM——正交幅度调制。 DPSK——差分相移键控调制。 概念：M进制码元的每个码元含log2M bit的信息量 误码率：Pe=错误的码元数/总的码元数 误信率：Pb=错误的bit数/总的bit数 关系：M=2时：Pb?=Pe?,一个码元等与一bit信息，误码率等于误信率；M>2时：Pe >Pb 一个码元含有log2M bit的信息，比如一个八进制码元，由三个二进制码元组成，当一个码元发生错误时，误码率为1/3，但是当一个bit发生错误时，误信率为1/8 香农（Shannon）提出并严格证明了“在被高斯白噪声干扰的信道中，计算最大信息传送速率C公式”：C=Blog2(1+S/N)。式中：B是信道带宽（赫兹），S是信号功率（瓦），N是噪声功率（瓦）。该式即为著名的香农公式，显然，信道容量与信道带宽成正比，同时还取决于系统信噪比以及编码技术种类香农定理指出，如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C，那么，在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。该定理还指出：如果R>C，则没有任何办法传递这样的信息，或者说传递这样的二进制信息的差错率为1/2。 ?香农定理指出，如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C，那么，在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。 该定理还指出：如果R>C，则没有任何办法传递这样的信息，或者说传递这样的二进制信息的差错率为1/2。 可以严格地证明；在被高斯白噪声干扰的信道中，传送的最大信息速率C由下述公式确定：C=B*log?（1+S/N) （bit/s) 该式通常称为香农公式。B是码元速率的极限值(由奈奎斯特指出B=H,H为信道带宽，单位Baud)，S是信号功率（瓦），N是噪声功率（瓦）。 香农公式中的S/N为无量纲单位。如：S/N=1000（即，信号功率是噪声功率的1000倍） 但是，当讨论信噪比（S/N）时，常以分贝（dB）为单位。公式如下：SNR（信噪比，单位为dB)=10 lg（S/N) 换算一下：S/N=10^(SNR/10） 公式表明，信道带宽限制了比特率的增加，信道容量还取决于系统信噪比以及编码技术种类。 扩频通信 从香农公式中还可以推论出：在信道带宽C不变的情况下，带宽B和信噪 比S/N是可以互换的，也就是说，从理论上完全有可能在恶劣环境（噪声和干扰导致极低的信噪比）时，采用提高信号带宽（B）的方法来维持或提高通信的性能，甚至于可以使信号的功率低于噪声基底。简言之，就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。 扩频通信(Spread Spectrum Communication）技术起源于上世纪中期。但在当时，该技术并没有得到关注，直到进入80年代后才开始受到重视，并逐步实用化，扩频通信技术是现代短距离数字通信（如卫星定位系统(GPS）、3G移动通信系统、无线局域网80211a/b/g和蓝牙）中采用的关键技术。 扩频通信的基本特征就是扩展频谱，具体做法是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来通信。 扩频技术的精确定义是：通过注入一个更高频率的信号将基带信号扩展到一个更宽的频带内的射频通信系统，即发射信号的能量被扩展到一个更宽的频带内使其看起来如同噪声一样。扩展带宽与初始信号之比称为扩频处理增益（dB），典型值可以从10dB到60dB。 发射端，在天线之前某处链路注入扩频码，这个过程称为扩频处理，经扩频处理后原数据信息能量被扩散到一个很宽的频带内。在接收端相应链路中移去扩频码，恢复数据，此过程称为解扩。显然，收发两端需要预先知道扩频码。 频谱特性 或许有人会觉得：扩频占用了更宽的频带，浪费了宝贵的无线电频率资源。这种观点看似有理，其实不对。因为在扩频通信中可以通过多用户共享同一扩大了的频带得到频率资源上的补偿。 三大抗性 抗干扰、抗阻塞特性和交叉抑制特性 经过扩频处理，信道上传输的数据信息与扩频因子是相关的，而干扰和阻塞信号与扩频因子无关，所以接收端经解扩处理后就只剩下有用的信息，而干扰和阻塞信号很容易就被抑制掉了，这种抑制能力同样也作用于其它不具有正确扩频因子的扩频信号，如没有授权的用户因不知道原始信号的扩频因子而无法解码，或者说扩频通信允许不同用户共享同一频带（如CDMA）。因此，采用扩频技术不仅可以获得较高的抗干扰、抗阻塞特性和交叉抑制特性，而且可以实现复用。 保密性 扩频通信中，信号电平可以低于噪声基底，这样以来，信息能量隐藏于噪声之中，这是直序扩频的显著特点。从频谱上观察，充其量只是检测到噪声电平有一点提高而已！因此扩频通信具有很好的保密性。 抗多径衰落抑制特性 无线信道通常具有多径传播效应，从发射端到接收端存在不止一条路径。如图7所示，反射路径（R）对直通路径（D）产生干扰被称为衰落。因为解扩过程与直通路径信号D同步，所以，即使反射路径信号R包含有相同的扩频因子，也同样会被抑制掉。[1] 调制方式 直接序列扩频（DSSS) 如果在数据上直接注入扩频码，则可得到直序扩频（DSSS），在实际应用中，扩频码与通信信号相乘，产生完全被伪随机码“打乱”了的数据。在这种技术中，伪随机码直接加入载波调制器的数据上。调制器具有更大的比特率。用这样一个码序列调制射频载波的结果是产生一个中心在载波频率、频谱为（（sinx)/x)2的直序调制扩展频谱。 跳频扩频技术（FHSS) 如果扩频码作用在载波频率上，我们就得到跳频扩频（FHSS）。FHSS伪随机码使载波按照伪随机序列改变或跳变。顾名思义，FHSS中载波在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。 时跳变扩频技术（THSS) 如果用扩频码控制发射信号的开或关，则可得到时间跳变的扩频技术（THSS）。时跳变扩频技术利用伪随机序列控制功放的通/断，该项技术目前应用不多。 这几种扩频技术并不互相排斥，可以综合在一起形成混合扩频技术，如DSSS+FHSS。 优点 数字通信与模拟通信相比具有明显的优点：首先是抗干扰能力强。模拟信号在传输过程中和叠加的噪声很难分离，噪声会随着信号被传输、放大、严重影响通信质量。数字通信中的信息是包含在脉冲的有无之中的，只要噪声绝对值不超过某一门限值，接收端便可判别脉冲的有无，以保证通信的可靠性。其次是远距离传输仍能保证质量。因为数字通信是采用再生中继方式，能够消除噪音，再生的数字信号和原来的数字信号一样，可继续传输下去，这样通信质量便不受距离的影响，可高质量地进行远距离通信。此外，它还具有适应各种通信业务要求(如电话、电报、图像、数据等)，便于实现统一的综合业务数字网，便于采用大规模集成电路，便于实现加密处理，便于实现通信网的计算机管理等优点。? 实现数字通信，必须使发送端发出的模拟信号变为数字信号，这个过程称为“模数变换”。模拟信号数字化最基本的方法有三个过程，第一步是“抽样”，就是对连续的模拟信号进行离散化处理，通常是以相等的时间间隔来抽取模拟信号的样值。第二步是“量化”，将模拟信号样值变换到最接近的数字值。因抽样后的样值在时间上虽是离散的，但在幅度上仍是连续的，量化过程就是把幅度上连续的抽样也变为离散的。第三步是“编码”，就是把量化后的样值信号用一组二进制数字代码来表示，最终完成模拟信号的数字化。数字信号送入数字网进行传输。接收端则是一个还原过程，把收到的数字信号变为模拟信号，即“数据摸变换”，从而再现声音或图像。? 如果发送端发出的信号本来就是数字信号，则用不着进行模数变换过程，数字信号可直接进入数字网进行传输。? 由于人们对各种通信业务的需求迅速增加，数字通信正向着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展，最终必将取代模拟通信。 优点：抗干扰能力，抗噪声性能好；差错可控；易加密；易于与现代技术相结合 缺点：频带利用率不高?；需要严格的同步系统?（四种同步原理：载波同步，位同步，群同步，网同步） ? 所谓单载波调制，就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM（QPSK）、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM或8-VSB、16-VSB等都是单载波调制。 ? 上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制，在1999年50周年大庆试播的时候，上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16-QAM数字调制。 ? QAM调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制模式，如上面列出的就有7种，一般记为n-QAM，n表示各种调制映射到星座图上的模数。模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降低，例如：4-QAM的码率为2bit/S，而16-QAM的码率为4bit/S。一般，信号传输条件越差，选择的模式就越低，例如：卫星通信只能选择QPSK，而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256-QAM；对于地面电视广播，信号发送一般选8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高只能选到64-QAM。 ? 正交调幅就是把一序列需要传送的数字信号（2进制码）分成两组，并分别对两组数字信号进行幅度编码，使之变成幅度不同的调制信号，即I信号和Q信号，然后用I信号和Q信号分别对两个频率相同，但相位正好相差 的两个载波进行调幅，最后再把两路调制过的信号合成在一起进行传送。由于在调制之前已经对输入信号进行过幅度编码，因此，这种调制也称为正交数字幅度调制。 ? 我国的HDTV如选用MPGE-2编码，最高传送码率大约为20M bit/S，如果选用16-QAM调制模式，其频谱利用率是每赫芝传送4位数据，即码率为4bit/S。由此可知其载波最高频率约为6MHz，经高频调制后采用残留边带发送，其载频带宽大约为7点多MHz。 ? 所谓多载波调制，就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，然后调制到在每个子信道上进行传输。如：n-COFDM，其中n为子载波数目。清华的DMB-T方案选用的是多载波调制，在DMB-T方案中采用3780-COFDM调制方式。多载波调制也叫编码正交频分复用调制。 ? 就多载波调制中的各个载波而言，其调制的工作原理与n-QAM单载波调制的工作原理基本相同，只是把需要传送的数据分成很多组（这里为3780组），然后每组再分成两组，通过幅度编码以后便可生成两组I信号和Q信号，而后用3780组I信号和Q信号分别对3780个频率各不相同的载波进行正交调制，最后把所有的调制信号合在一起进行传送。 20240705070513
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