移动通信系统中的调制技术：线性与非线性调制方式

【背景知识】

实际信道中不少信道都不是直接传送基带信号，数字调制是将数字符号转换成适合信道特性的波形的过程。基带调制中这些波形通常具有整形脉冲的形式，而在带通调制中则是利用整形脉冲去调制正弦信号，此正弦信号称为载波波形，或简称载波。将载波转换成电磁场传播的制定的地点就可以实现无线传输。之所以要进行调制的原因，可以理解为电磁场必须利用天线才能在空间传输，天线的尺寸主要取决于波长λ及应用的场合。对蜂窝电话来说，天线长度一般为λ/4，式中波长λ等于c/f，c是光速。假设发送一基带信号（f=3000Hz），如果不通过载波而直接耦合到天线发送，则天线的长度要大约为15mile（1mile=1.609km），过大。但如果把基带信号先调制到较高的载波上，假设f=900MHz，则等效的天线尺寸为8cm，因此对于无线传输系统来说，利用载波进行带通调制是非常必要的。另外，调制还有以下特点：

（1）如果一条信路要传输多路信号，则需要调制来区分不同的信号，此种技术成为多路复用。

（2）利用调制还可以将干扰的影响减至最小，此种技术为扩展频谱调制（Spread Spec-trum，SS），具体内容介绍见系统篇。

（3）可以利用调制将信号置于设计滤波器或放大器时需要的频段上，在接收机中，射频信号到中频信号的转换，就是一个例子。

在数字蜂窝移动系统中，采用抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的线性调制和频谱泄漏小的恒定包络（连续相位）调制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特速率。

1.线性调制技术(www.xing528.com)

传输信号的幅度随着调制数字信号的变化而线性变化，一般来说都不是恒包络的。线性调制主要包括相移键控（Phase Shift Keying，PSK）、四相相移键控（Quaternary Phase Shift Keying，QPSK）、交错四相相移键控（Off-set Quaternary Phase Shift Keying，OQPSK）、差分四相相移键控（DQPSK）、π/4QPSK和正交振幅调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）等。线性调制技术频谱效率高，所以非常适合高速的移动通信系统。如美国的IS-54和日本的PDC（Personal Digital Communication，个人数字蜂窝系统）蜂窝网络采用π/4QPSK调制解调技术，美国的IS-95蜂窝网络采用QPSK和二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）调制解调技术。

2.恒定包络调制技术

传输信号的幅度不随着调制数字信号的变化而变化，一般来说是恒定包络的。这类调制的优点是已调信号具有相对窄的功率谱，对放大电路线性没有要求，可使用高功率C类放大器，但其频谱利用率通常低于线性调制技术。

此类调制方式包括最小频移键控（Minimum Shift Keying，MSK）、高斯（滤波）最小频移键控（Gauss-Minimum Shift Keying，GMSK）、高斯（滤波）频移键控（Gauss Frequency Shift Keying，GFSK）等。

GSM（全球移动通信系统）蜂窝网络采用GMSK，第二代无绳电话系统（Cordless Tele-phone-second Generation，CT2）和增强型数字无绳通信（Digital Enhanced Cordless Telecom-munications，DECT）采用GFSK。