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第100章 移动通信中电波的调制

第九章第十节移动通信中电波的调制

我们平时所说的话都是在30~3 000Hz的频段,不可能直接送到空中去,隔几栋楼就听不

见了。那么要把我们说的话送到几千公里甚至更远的地方怎么办呢?由于前面所说的电波传

播特性,我们应该把我们要传送的信息加载在较高频率的电波上传送出去,在接收端(就是

接收我们传送信息的那一边)我们把加载在电波的信息解出来就可以了。在通信中我们把前

面的叫“调制”,后面的叫“解调”。

专业点说,调制就是对信号源的信息进行处理,使其变为适合于信道传输的形式的过程。一

般来说,信号源的信息(也称为信源)含有直流分量和频率较低的频率分量,称为基带信号

。基带信号往往不能作为传输信号,因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言,频

率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号,而基带信号叫做调制信号。调

制是通过改变高频载波的幅度、相位或者频率,使其随着基带信号幅度的变化而变化来实

现的。而解调则是将基带信号从载波中提取出来,以便预定的接收者(也称为信宿)处理和

理解的过程。

调制在通信系统中有十分重要的作用。通过调制,不仅可以进行频谱搬移,把调制信号的频

谱搬移到所希望的位置上,从而将调制信号转换成适合于传播的已调信号,而且它对系统的

传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响,调制方式往往决定了一个通信系统的性能。在

通信中,我们常常采用的调制方式有以下几种:

1对于模拟调制而言,主要有幅度调制(调幅、双边带调制)和角度调制(调频、调相)

两种。

2对于数字调制而言,主要有脉冲调制(脉幅调制、脉宽调制等)以及增量调制等等。

在移动通信环境中,移动台的移动使电波传播条件恶化,特别是快衰落的影响使接收场强急

剧变化。在选择调制方式时,必须考虑采取抗干扰能力强的调制方式,能适用于快衰落信道

,占有较小的带宽以提高频谱利用率,并且带外辐射要小,以减小对邻近波道的干扰。

数字调制技术之一

现代移动通信系统都使用数字调制技术。由于数字通信具有建网灵活,容易采用数字差错控

制技术和数字加密,便于集成化,并能够进入综合业务服务网(ISDN网),所以通信系统都

在由模拟方式向数字方式过渡。而移动通信作为整个网络的一部分,其发展趋向也必然是由

模拟方式向数字方式过渡。

那么什么叫做数字调制技术,它和模拟调制技术又有什么区别呢?

我们平时一提到数字化就会想到一连串的“100110101”,这已经成了数字信号的代表。没

错,数字信号就是用大量的二进制信号来表征信息。二进制信号和十进制信号区别在于十进

制逢十进一,而二进制逢二进一。比如,十进制的4用二进制表示就是“100”。

那么数字化有什么好处呢?首先是处理速度的提高。大家知道,机器和人不同,它不会直接

处理十进制的东西,而机器中二极管最简单的方式是“开”和“关”,所以机器的语言是一

种二进制语言。这也就是采用二进制的原因。我们区别模拟和数字的地方就在于信号是否数

字化,是否采用二进制信号来表征原来的连续信号,当然这不是严格的定义,不过这样说有

助于我们更好理解模拟和数字之间的区别。

模拟信号是一种时间和数值都是连续的信号。我们在一定间隔上对其取样,然后得到时间上

不连续,数值连续的信号,再把各个取样值用二进制信号表示,得到我们的数字信号。

模拟调制就是用模拟信号调制载波,数字调制就是用数字信号调制载波。采用数字化的好处

很多,最明显的是抗干扰性能得到加强,容易加密,等等。

数字调制技术之二

近十年来,数字移动通信新系统的开发研制取得了巨大进展,要求既传输数字化的信令,又

传输数字化的信息。因此系统中必须采用数字调制技术。然而一般的数字调制技术,如幅度

键控(ASK)、移相键控(PSK)和移频键控(FSK),因传输效率低而无法满足移动通信的

要求。为此,需要专门研究一些抗干扰性能强,误码性能好,频谱利用率高的调制技术,提

高单位频带内传输数据的比特速率,以适应移动通信的要求。为适应目前移动通信用的25kH

z信道带宽,人们提出了各种窄带数字调制方式。目前已在数字蜂窝移动通信系统中得到广

泛应用的有:正交相移键控(QPSK)、正交调幅(QAM)和最小移频键控(MSK)、高斯最小

移频键控(GMSK)等方式。在这里,我们限于介绍的只是科普性的知识,所以我们不打算把

这些调制方式一一作介绍,有兴趣的朋友可以自己参考一些资料。但无论我们研究出什么调

制方式,其目的都是一样的,即满足移动通信的数字调制和解调器技术的要求。

对移动通信的数字调制和解调器技术的要求如下:

1在信道衰落条件下,误码率要尽可能低;

2发射频谱窄,对相邻信道干扰小;

3高效率的解调,以降低移动台功耗,进一步缩小体积和成本;

4能提供较高的传输速率;

5易于集成。

数字调制技术分为线性调制方式和恒定包络调制方式,线性调制方式又可分为频谱高效和功

率高效两种。在移动通信系统中,由于存在着严重的衰落现象,故所需要的“信噪比”比较

高。

总之,我们所采用的调制技术的最终目的,就是使得调制以后的信号对干扰有较强的抵抗作

用,同时对相邻的信道信号干扰较小,解调方便且易于集成。