数据调制技术-计算机网络基础

1.模拟数据的模拟调制

模拟数据经过模拟通信系统传输时不需要进行变换，但是，由于考虑到无线传输和频分多路传输的需要，模拟数据可在高频正弦波下进行模拟调制。模拟调制有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）3 种调制技术，最常用的2 种调制技术是幅度调制和频率调制。

（1）幅度调制。幅度调制是指载波的幅度会随着原始模拟数据的幅度做线性变化的过程，如图2.15所示。载波的幅度会在整个调制过程中变动，而载波的频率是相同的。接收端接收到幅度调制的信号后，通过解调，可恢复成原始的模拟数据。

图2.15　幅度调制

（2）频率调制。频率调制是指高频载波的频率会随着原始模拟信号的幅度变化而变化的过程，因此，载波频率会在整个调制过程中波动，而载波的幅度不变，如图2.16所示。接收端接收到频率调制的信号后，进行解调，以恢复成原始的模拟数据。

图2.16　频率调制

2.数字数据的模拟调制

使用模拟通信系统传输数字数据时，需要借助于调制解调装置，把数字信号（基带脉冲）调制成模拟信号，使其变为适合于模拟通信线路传输的信号，经过调制的信号被称为已调信号。已调信号通过线路传输到接收端，在接收端经解调恢复为原始基带脉冲。

相对于载波信号的振幅、频率和相位这3 个特征，数字信号的模拟调制有3 种基本调制技术：幅度键控法（Amplitude-Shift Keying，ASK）、频移键控法（Frequency-Shift Keying，FSK）和相移键控法（Phase-Shift Keying，PSK）。下面分别介绍这3 种调制技术。

（1）幅度键控法。幅度键控（ASK）又叫振幅键控，即用数字的基带信号控制正弦载波信号的振幅。在幅度键控法方式下，通常用载波频率的两个不同的幅度来表示两个二进制值。当传输的基带信号为1 时，幅度键控信号的振幅保持某个电平不变，即有载波信号发射；当传输的基带信号为0 时，幅度键控信号的振幅为零，即没有载波信号发射。如果基带信号是不归零单极性脉冲序列，则幅度键控信号如图2.17所示。

图2.17　幅度键控

据图写出表达式：

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幅度键控实际上相当于用一个受数字基带信号控制的开关来开启和关闭正弦载波信号。

ASK 方式容易受增益变化的影响，是一种效率相当低的调制技术。利用音频通信线路传送幅度键控信号时，通常允许的极限传输速率为1 200 b/s。

（2）频移键控法。频移键控（FSK）也叫频率键控，是用数字基带信号控制正弦载波信号的频率。频移键控信号如图2.18所示，在频移键控法方式下，通常用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制数。频移键控方式相对幅度键控方式来说，不容易受干扰信号的影响。利用音频通信线路传送频移键控信号时，通常传输速率可达1 200 b/s。这种方式一般也用于高频（3～30 MHz）的无线电传输。

图2.18　频移键控

（3）相移键控法。相移键控（PSK）也叫相位键控，是用数字基带信号控制正弦载波信号的相位。相移键控又可以分为绝对相移键控（NPSK）和相对相移键控（DPSK）。相移键控法也可以使用多于两相的位移，例如，四相系统能把每个信号串编码为两位。

① 绝对相移键控。绝对相移就是利用正弦载波的不同相位直接表示数字。例如，用载波信号的相位差为2 的两个不同相位来表示两个二进制值。当传输的基带信号为1 时，绝对相移键控信号和载波信号的相位差为零；当传输的基带信号为0 时，绝对相移键控信号和载波信号的相位差为2。如果基带信号是不归零单极性脉冲序列，则绝对相移键控信号如图2.19所示。绝对相移键控实际上相当于用一个受数字基带信号控制的双掷开关来选择相位差为2的正弦载波信号。

图2.19　绝对相移键控

② 相对相移键控。相对相移键控是利用前后码元信号相位的相对变化来传送数字信息的。例如，用载波信号的相位差为2 的两个不同相位来表示前后码元信号是否变化，当传输的基带信号为1 时，后一个码元信号和前一个码元信号的相位差为2；当传输的基带信号为0时，后一个码元信号和前一个码元信号的相位差为0。相对相移键控如图2.20所示。

图2.20　相对相移键控

相移键控技术有较强的抗干扰能力，而且比FSK 方式更有效；在音频通信线路上，相移键控信号的传输速率可达9 600 b/s。

各种编码技术也可以组合起来使用。常见的组合是相移键控法和幅度键控法，组合后在两个振幅上均可以分别出现部分相移或整体相移。