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数字信号调制技术概述

数字基带信号可以在一些有线信道中直接传输，比如电话光缆。但是在带通信道中，数字信号是无法直接传输的。而现如今无线、微波、卫星等主流通信方式一般都是带通信道，所以对于数字基带信号，想要在无线信道中传输，必须经过调制。数字信号调制就是通过基带数字信号，去调制载波的某些参量。数字信号通常是几个离散的值，所以数字信号调制通常是类似于将数字信号看作开关，去控制载波中的变量，因此数字调制方式又被称为“键控”。数字信号调制主要分为以下三种调制方法：移幅键控(又称振幅键控，AmplitudeShiftKeying，ASK)，频移键控(FrequencyShiftkeying，FSK)，相移键控(PhaseShiftKeying，PSK)。

移幅键控是将载波中的振幅看作变量，频率、相位看作是常量，数字信号是通过载波的幅度变化来传递的。通常二进制数字信号可以采用移幅键控来调制。移幅键控可以使用一个乘法器将基带信号和载波相乘实现或者将基带数字信号当作开关控制载波振幅的涌现来实现，图2.1是使用乘法器实现移幅键控的原理图。二进制基带信号波形、载波波形以及调制后的ASK波形如图2.2所示。可以看出载波信号为正弦信号，当基带数字信号为1时，载波正常传播，当信号为0时，载波振幅为0。

图2.1ASK调制原理(乘法器)

图2.2ASK信号示意图

频移键控是将频率看成变量，而幅度、相位当作常量，利用载波的频率变化来传递数字信号。频移键控是将二进制数字信号当作一个选择器来实现。在调制时，有两种频率的载波可供选择，数字信号的0和1分别对应着这两种载波，随着数字信号的变化，交替发送两个不同频率的载波。频移键控的原理图如图2.3所示，an是基带数字信号。图2.4为频移键控调制后的波形图，第一行和第四行为频率不同的载波，第二行为二进制数字信号，第三行为调制后的波形图。

图2.3FSK原理图

图2.4FSK波形图

相移键控是将载波中的频率、振幅当作常量，而相位看作是变量，利用载波的相位变化来传递数字信号。在相移键控信号中，二进制数字信号的0和1分别表示载波的相位0和π或者是π2和?π2

图2.5PSK调制原理图

图2.6PSK波形图

以上列举了三种最基础的二进制数字信号调制方式，其他的调制方式，比如多进制振幅键控(MASK)、最小频移键控(MSK)、高斯滤波的最小频移键控(GMSK)、差分相移键控(DPSK)、正交相移键控(QPSK)、正交频分复用(OFDM)等本文不做详细介绍。