《数字通信系统的调制技术翻译.docVIP

引言 这个应用笔记介绍了数字解调的概念在如今许多通信系统中的应用。重点放在解释那些设计用来提高系统效率的设备。大多数通信系统涉及到这三个类别之一：带宽效率、电源效率和成本效益。带宽效率定义为一个调制方案将数据投放到有限的带宽上的能力。电源效率定义为通信系统在最低的实际功率下可靠地发送信息的水平。在大多数通信系统中，带宽效率放在很重要的位置上。要优化的参数取决于特定系统的要求，可以在下面两个例子见。 对于地面数字微波无线电的设计者来说，最重要的是优秀的带宽效率同是具有低的比特错误率。他们有足够的电源以供使用不用去担心电源效率。他们并不太关心接受者的费用或者容易程度因为他们不必建立庞大的数量。另一方面，手持蜂窝电话设计人员重视电源效率因为这些手机需要用电池运行。费用也同样放在很重要的位置因为蜂窝手机必须用低费用去吸引更多的消费者。所以，这些通信系统牺牲一些带宽效率去提高电源效率和降低成本。 每当这些关于效率的参数（带宽、电源和成本）其中之一增加的时候，另一个也会随之减少，或者变得更加复杂也可能在不好的环境下不能很好地工作。 成本费用是系统中的重中之重。低成本无线电总是被需要的。在过去，通过牺牲电源和带宽效率来减低无线电成本是可能的。而如今情况已经改变了。无线电频谱是非常有价值的，而那些不能很好地运用频谱效率的设备将会没有市场或者在竞争中被新产品所代替。这些权衡因素必须在数字射频通信系统设计中考虑清楚。 应用笔记介绍： ? 用于移动数字调制的原因; ? 信息如何调制到同相和正交信号上 ; ? 不同种类的数字调制; ? 过滤技术来节省带宽; ? 在数字调制信号中的方法; ? 复用技术用于共享传输信道; ? 数字信道以及接受者如何工作; ? 数字射频通信系统的测量; ? 重要的数字通信系统的关键规格概述表; ? 应用在数字射频系统中的一个术语表 这些概念在任何通信系统的建构中均存在。 如果你明白了这些结构，那么你就能够明白现在或者未来的任何通信系统如何工作。 为什们进行数字调制 移动数字调制提供了赋予更多信息的能力，更适合于数字数据服务，更高的数据安全性，更好品质的通信系统以及更快的系统可用性。通信系统的发展有以下几方面限制因素： ? 可用的带宽 ? 可用功率 ? 系统的固有噪声电平 射频频谱必须共享，然而随着通信系统服务的增长每天都有更多的用户需求频谱。数字调制方案与模拟调制方案相比有更大的能力去传送更多的信息。 1.1折衷的简单性以及带宽 这是一个设备复杂度与信息带宽间的折衷在通信系统中,简单的硬件可用于在发射机和接收机之间的信息交流,然而，这用到了许多频谱，频谱限制了用户的数量。另外，更复杂的发射器和接收器可以用于发射同样的信息在更少的带宽内。过渡到越来越高的频谱效率的发射技术需要越来越复杂的硬件设备。复杂的硬件设备是难以设计、测试和建造的。折衷存在于通信系统之中，无论这个系统是通过线或者空气，模拟或者数字的方式。 图1 设备复杂度与信息带宽间的折衷 1.2行业发展趋势 在过去的几年中，一种主要的转变发生在从简单的模拟AM、FM、PM调制到新型的数字调制技术。数字调制包括： ? QPSK (四相相移键控) ? FSK (频移键控) ? MSK (最小移频键控) ? QAM (正交振幅调制） 在许多新的通信系统中，复杂性的另一个层面是多路复用。两种主要类型的多路复用是TDMA (时分多址) 和 CDMA (码分多址)。有两种不同的方式去增加信号的多样性允许不同的信号被彼此分离。 图2 行业的发展趋势 2.1 发送信息 通过空气去发送信息，主要通过三大步骤 1 让一种纯净的载体形成发送端 2 把信息调制到这个载体上发送出去。任何能够可靠地观察到的信息参数特征变化都能承载信息 3 在接收端，信息的变化被观测后解调。 图3 发送信息（数字或者模拟） 2.2信号能被改变的参数特征 信号只有三中参数特征始终可以被改变：幅度、相位和频率。然而，相位和频率只是通过不同的方式去观测同样的信号变化 图4信号可以改变的参数特征 在AM调制中，高频载波信号的幅值被改变与调制信号瞬间幅值成比例符合。频率调制（FM）是当今通信系统下最被广泛应用的模拟调制技术。在FM调制下，载波信号的幅值保持为常数，然而它的频率却随着调制信号而发生改变。幅度和相位可以同时分别进行调制，但是这很难做到，更难以观测到。所以，在实际的通信系统中，信号被分离成另一种独立的部分：I信号（同相信号）和Q信号（正交信号）。这两部分彼此成正交关系并且不容易互相干扰。 2.3极坐标图——同时显示幅度和相位 极坐标图能够方便的同时观察到幅度和相位。以载波的频率和相位作为参考值并且与信号相关的被