单载波调制与多载波调制：原理与应用

在数字广播系统中，可采用单载波和多载波两种调制方式来传输数据。在调制之前，对输入的串行数据首先要进行符号映射，进而构成数据符号帧，之后按照不同的调制方式，将符号数据调制到载波上，形成射频传输信号。

对单载波调制方式，将n个符号组成一个符号帧，每个符号携带了调制载波的幅度和相位等信息，按照符号排列的顺序，依次串行地将单一的载波调制成相应的已调载波信号，将这些已调载波信号在时间轴上串接在一起，就构成了输出的单载波调制信号。单载波调制信号的波形如图7-5所示。

图7-5 单载波调制信号的波形

对于多载波调制，由n个符号组成的符号帧中，每个数据符号分别调制不同频率的子载波，把这n个已调子载波信号相加后，就构成了输出的多载波调制信号。多载波调制信号的波形如图7-6所示。

对比两种调制方式，可以看出，对于单载波调制，由每个数据符号调制的已调载波信号是分时串行复接的；而对于多载波调制，由每个数据符号调制的已调子载波信号是同时并行叠加的。因此，在单载波调制系统中，每个符号周期=符号帧周期/n；而在多载波调制系统中，每个符号周期=符号帧周期。(https://www.xing528.com)

图7-6 多载波调制信号的波形

表面上看，多载波调制系统可以比单载波调制系统具有更高的符号率，但在传输系统带宽一定的情况下，多载波调制系统与单载波调制系统的符号率是相同的，其本质上是由带宽决定了传输的符号率。例如，在DVB-T系统中，占用的传输带宽约为7.61MHz，对于8K模式，子载波数为6817，符号周期为896μs，符号率为6817×1/896μs≈7.61MBaud；对于2K模式，子载波数为1705，符号周期为224μs，符号率为1705×1/224μs≈7.61MBaud。而对同样带宽的单载波调制系统，采用双边带载波调制时，按照奈奎斯特准则，其最高符号率就是7.61MBaud。这说明，对于带宽有限系统，理想的有效符号率与载波数无关。

所以，不论是单载波调制系统还是多载波调制系统，在带宽限制时，可传输的理论符号率相同。但是，在同样的符号率条件下，多载波调制系统的符号周期是单载波调制系统的符号周期的K倍（K是多载波调制系统的子载波数）。符号周期大表明基带数据的频率低，对器件的要求则相应降低。