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10.2.4 現代數字調制技術

二進制數字調制技術是其他調制技術的基礎，但它們的頻譜利用率較低。在現代通信中隨著大容量和遠距離數字通信技術的發展急需解決信道的帶寬限制和非線性對傳輸信號的影響。傳統的數字調制方式已不能滿足應用的需求，需要采用新的數字調制方式以減小信道對所傳信號的影響，以便在有限的帶寬資源條件下獲得更髙的傳輸速率。這些技術的研究，主要是圍繞充分節省頻譜和高效率的利用頻帶展開的。而采有多進制調制技術可以有效地提高頻譜利用率，采用恒包絡技術能適應信道的非線性。從傳統數字調制技術擴展的技術有最小移頻鍵控（MSK）、高斯濾波最小移頻鍵控（GMSK）、正交幅度調制（QAM）、正交頻分復用調制（OFDM)等。

簡單的多進制調制可以從DPSK擴展，使用四個相位后稱為四相相移鍵控（QPSK或DQPSK）。在QPSK方式下，每個符號用兩個比特表示，并且比特率是波特率的2倍，這叫做四進制系統。在帶寬相同的情況下，假設信噪比足夠高，則四進制系統能夠傳送的數據是二進制系統的兩倍。

圖10-10所示的是一個典型DQPSK系統的向量圖。其中給出的相移參照的是前一個符號的相位〃四個可能相位中的每一個均與表10-1所示的兩比特序列有關。

圖10-10和表10-1所示的系統對于符號11需要180°的相移，信號幅值需要經過一個0值的變化。因此，要準確地傳輸信號就需要通信系統采用線性放大器，但是線性放大器明顯地比非線性放大器的效率低很多。如果將系統改為帕爾/4DQPSK,則這種對線性度的需要盡管不能完全排除，是可以減少。帕爾/4DQPSK中的相移大小為±45°和±135°。它們都不要求信號的幅值大小趨向于0,因此在一定程度上弱化了對線性的要求。典型的帕爾/4DQPSK系統的狀態表如表10-2所示，圖10-11所示的向量圖給出了可能的相移。這一系統目前用于北美TDMA蜂窩電話和PCS系統中。

另外一種調制方法為正交調制（QAM），即將幅值和相位調制結合起來。對于給定系統，可允許的幅值和相位組合是有限的。圖10-12（a）所示的是一個星座圖，它表示了一個具有16個幅值-相位組合系統的所有可能性。這樣每個傳輸的符號就表示4bit.圖中的每一個點都代表一個可能的幅值-相位組合狀態。對于無噪信道，組合的個數可以無限制地增加，但是在實際應用中，當相鄰兩個狀態之間的差別與存在的噪聲和失真相比小到無法可靠地檢測到時，組合的個數就達到了一個極限值。如果將QAM信號顯示在示波器上，則可以看到噪聲的作用使星座中的點變得模糊，如圖10-12（b）所示。

在固定式地面微波系統中使用的QAM具有大量的狀態，在有些情況下狀態數會達到1024個。不過，系統對于傳輸信道有很高的信噪比要求。因此這種調制方式的狀態數在便攜式和移動系統中的使用也受到很大的限制。

就頻譜利用率來說，QAM比FSK或QPSK更為有效，但是它也更容易受到噪聲的干擾，并且由于QAM信號像模擬調幅信號那樣幅度在變化，對于通信系統的線性要求也是很高的。

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