調制便是對信號源的編碼信息進行處理使其變為適合傳輸的形式的進程。一般說來,這意味著把基帶信號(信源)轉變為一個相對基帶頻率而言頻率十分高的帶通訊號。這個帶通訊號叫做已調信號,而基帶信號則叫做調制信號。調制能夠經過使高頻載波隨信號起伏的改動而改動載波的起伏、相位或許頻率來完成。而解調則是將基帶信號從載波中提取出來以便預定的接納者(信宿)處理和了解的進程。
本章描繪了使用于移動通訊體系中的各種不同的調制技能。其間包括了用于第一代移動通訊體系的模仿調制計劃和用于現今及未來體系中的數字調制計劃。因為數字調制有許多的長處,并且現已用來替代傳統的模仿體系,所以本章的重點放在數字調制計劃。然而因為模仿體系現在仍在廣泛運用,并將持續存在下去,所以先介紹模仿調制。本章將描繪許多實用的調頻技能,接納機體系結構,規劃中的折衷以及它們在不同的信道損耗類型下的功能。
調頻(FM)是移動通訊體系中最普遍的模仿調制技能。調頻時已調載波信號的起伏堅持不變,而頻率隨調制的信號的改動而改動。這樣,調頻信號在載波的相位或許頻率中包含了一切的信息。在后面將會看到,只需接納信號到達一個特定的最小值(FM門限),就會使接納質量發生非線性的敏捷進步。而在調幅(AM)時,接納信號的質量與接納信號的能量之間是線性關系,這是因為調幅是將調制信號的起伏疊加于載波之上,這樣調幅信號在載波的起伏中包含了一切的信息。調頻相對于調幅而言有許多長處,這使得在許多移動通訊使用中,調頻是更好的挑選。
調頻比調幅有更好的抗噪聲功能。因為調頻信號表現為頻率的改動而不是起伏的改動,調頻信號更不易受大氣和脈沖噪聲的影響,而這些都會形成接納信號起伏的敏捷動搖。另外在調頻中,因為信號起伏的改動不攜帶信息,所以,只需接納到的調頻信號在FM門限以上,突發性噪聲對調頻體系的影響就沒有像對調幅體系那么大。在第4章,咱們解釋了小尺度式微是怎樣導致接納信號的敏捷動搖,由此可知調頻相對調幅而言有更好的抗式微功能。除此之外,在調頻體系中,咱們能夠在帶寬和抗噪聲功能之間進行折衷。與調幅體系不同的是,調頻體系中能夠經過改動調制指數,也便是占用的帶寬,來獲得更好的信號噪聲功能。咱們能夠看到,在必定的條件下,調頻體系占用的帶寬比本來每添加一倍,其信噪比(SNR)就可添加6dB。
調頻體系這種以帶寬換取SNR的才能或許正是它比調幅體系優越的最重要的原因。然而,調幅信號比調頻信號占用的帶寬少。在現代調幅體系中,因為帶內導頻音同規范調幅信號一起傳輸,其對式微的敏感性現已大大地改進。現代的調幅接納機能夠監測導頻音,并能敏捷調整接納增益來補償信號起伏的動搖。
因為調頻載波的包絡并不隨調制信號的改動而改動,所以調頻信號是一種恒包絡信號。這樣不論信號的起伏怎么,調頻信號傳送的功率都是固定值。并且傳送信號的恒包絡性允許在進行射頻功率放大時運用C類功率放大器。而在調幅中,因為有必要堅持信號和傳送信號起伏之間的線性關系,就有必要運用像線性A類或 AB 類這樣功率不高的放大器。
當規劃便攜式用戶終端時,因為電池運用時間和功率放大器的功率密切相關,所以放大器的功率是一個十分重要的問題。典型的C類放大器的功率為70%,也便是說在放大器電路末端直流信號功率的70%轉變成了發射的射頻信號功率。而A類或 AB類放大器的率只要30~40%,這意味著用同樣的電池,運用恒包絡FM調制時的作業時間比 AM方法要長一倍。調頻有一種稱作捕獲效應的特性。捕獲效應是因為跟著接納功率的添加而形成接納質量非線性的敏捷進步的直接結果。如果在調頻接納機上出現兩個同頻段的信號,那么兩者之中較強的那個信號會被接納和解調,而較弱的那個信號則被丟棄掉。這種固有的挑選最強信號丟掉其他信號的才能,使調頻體系有很強的抗同信道攪擾的才能,并能供給較好的片面接納質量。另一方面,在調幅體系中,一切的攪擾一起被接納,所以有必要在解調之后去除攪擾。
雖然調頻體系比調幅體系有許多長處,它同樣有缺點。為了體現其在降嗓和捕獲效應上的長處,調頻體系在傳輸媒介中需求占用更大的帶寬(一般是 AM的數倍)。并且調頻發射和接納設備都比調幅體系要復雜。雖然調頻體系能容忍特定類型的信號和電路的非線性,仍是要特別注意它的相位特性。AM和FM 都能夠用價格低廉的非相關解調器解調。AM用包絡檢波器能夠很容易地解調,而FM能夠用鑒頻器或歪斜檢波器解調。AM能夠用乘積檢波器進行相關解調,在這種情況下,因為調頻信號只要在門限以上才有用,所以AM在弱信號條件下的功能優于FM。