浅析调制解调技术在通信系统中的地位

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1、浅析调制解调技术在通信系统中的地位【摘要】数字通信系统中采用合适的调制解调技术可以提高带宽效率或成功率效率，本文通过比较MSK、GMSK、QPSK、OQPSK、OFDM、QDPSK、自适应调制等调制技术，得出各种调制技术的特点和性能，并对相关技术性能和应用进行分析，最后提出对进一步发展的看法。关键词：调制解调技术；数字通信；发展一、引言近年来，我国移动通信业务迅猛发展，深入到社会生活的方方面面。面对移动用户群的持续增长和新业务的层出不穷，移动通信体系要及时适应甚至超前于市场需求的步伐。而作为移动通信技术之一的数字调制技术是

2、实现高速、高效的移动通信系统的重要保证。二、数字调制技术的分类调制技术最初是由模拟信号的调制技术发展起来的，随着数字通信技术的发展，数字调制技术也得到了飞速的发展。数字调制[1]是将数字基带信号0与1去控制正弦载波中的一个参量，再通过一些设备来传输、处理所有信息的技术。在数字通信的三种调制方式(ASK、FSK、PSK)中，FSK是信息传输中使用得较早的一种调制方式。它的主要优点是：实现起来较容易，抗噪声与抗衰减的性能较好。因此它在中低速数据传输中有着广泛的应用。而就频带利用率和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，理论上

3、PSK最佳。所以PSK在中高速数据传输中得到了广泛的应用。目前已用于移动通信系统的调制技术可分为两大类：线性调制技术和恒包络调制技术。线性调制技术主要有：BPSK、QPSK、QDPSK等。恒包络调制技术主要有：MSK、GMSK等。这两类调制技术的广泛应用与相关电子技术的发展是分不开的。1986年以前，由于线性高功放未取得突破性的进展，移动通信中调制技术青睐恒包络调制的MSK和GMSK，但它实现起来较复杂，且频谱效率较低。1986年以后，由于实用化的线性高功放取得了突破性的进展，人们又重新对简单易行的BPSK和QPSK予以重

4、视，并在它们的基础上改善峰平比、提高频谱利用率，如OQPSK。随着对通信的要求越来越高，MCM（多载波调制）也越来越多的运用到移动通信中，如OFDM技术正是在此基础上发展起来的。三、移动通信系统中调制技术的适用性目前数字调制方式[2]种类很多，已应用于各种通信领域。而选择适用于具体的移动通信系统的调制方案，依赖于许多因素，如频谱效率、抗干扰特性、多载波比特率的支持度、接收机灵敏度等。移动通信对数字调制技术的要求列举如下：（1）宽带利用率高；（2）功率效率高，抗非线性失真能力强；（3）带外辐射低；（4）对多径衰落不敏感，抗衰

5、落能力强；（5）抗干扰能力强；（6）恒定或近似恒定的包络，解调一般采用非相干方式或插入导频的相干解调；（7）成本低且易于实现。由于以上每一要求都有其实际限制，且彼此间又相互关联，要同时达到最佳状态是不可能的。例如，要获得较高的带宽利用率必然导致系统的功率和效率降低；高效率的调制信号通过非线性放大器时就会产生很大的带外辐射，也就导致了对邻信道的干扰。因此，移动通信系统往往采用折中的方案使几种调制方式达到最佳的配合。目前，根据移动系统发展过程和通信业务要求不同，各移动通信系统采用的调制方式也各有特点，如表1所示。表1各移动通信

6、系统采用的调制方式标准服务类型主要调制方式GSM蜂窝GMSKIS-95蜂窝上行：OQPSK下行：BPSKPHS无绳π/4-DQPSKCDMA2000蜂窝QPSK和BPSKWCDMA蜂窝QPSK和HPSKTD-SCDMA蜂窝QPSK和8PSK四、主要的调制技术介绍4.1最小频移键控MSKMSK是FSK（频移键控）中的一种特殊情况，应用于GSM网络的基站和手机中。FSK采用两个不同的频率分别表示“0”和“1”。在频率过度过程中，波形相位是不连续的，这种在时域上相位的不连续，在频域上则体现为频谱的扩散。而当频偏Δf与频制速率满足

7、如下关系式时，这种相位不连续的现象就可以改变。则频偏：Δf=

8、f1-f2

9、/2=n*(速率/4)。对于GSM来说，调制速率是270.833kb/s，所以，频偏：Δf=n*(270.833/4)=67.708n。当n取最小值n=1时，Δf=67.708kHz，调频指数h=2Δf/270.833=0.5,此时，不但满足相位连续而且频偏最小，称为最小频移动键控。由于每一个状态只表示1个信息比特，MSK的频带利用率为1bit/s/Hz。在实际中，MSK采用比载波频率高67.708kHz的频率来表示“1”，采用比载波频率低67.70

10、8kHz的频率来表示“0”。MSK通过频率的偏移和相位的变化来传送信息。如果载波的频率被作为一个静止的参考相位，则在I/Q平面上一个67.708kHz的信号每秒钟将旋转67708次，而GSM信息速率为270.833kb/s，是67.708kHz的四倍，即信息旋转一圈，相位改变2n，要传送4个比特的信息。