信號調製

信息在通信系統傳輸過程中需要經過多次變換。首先信源端要把各種信息轉換成原始的電信號， 然後發送端將原始電信號轉換成適合信道傳輸的信號形式（例如對信號進行調製）；原始電信號常常需要在發送端進行調製變換，是因為原始電信號頻率很低（我們稱這種信號為基帶信號），在信道中傳輸損耗大，不宜直接傳輸 。調製是將各種基帶信號轉換成適於信道傳輸的調製信號。 ^[2] 

通過調製，可以對頻譜進行挪移，將被調製的信號的頻譜挪移倒所需的位置，從而把被調製的信號變換為適用於信道傳輸或者是利於信道進行多路複用的信號。 ^[2] 

調製的種類很多，分類方法也不一致。通信信號的調製樣式能夠決定通信系統的性能，它對通信系統的有效性和可靠性都會產生影響。 ^[1] 

按調製信號的形式可分為模擬調製和數字調製。用模擬信號調製稱為模擬調製；用數據或數字信號調製稱為數字調製。 ^[2]  常用的數字調製信號主要包括幅度鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）和正交幅度調製（QAM）信號。 ^[1] 

相對於模擬信號調製，數字調製有很多優點，例如 ： 抗噪聲能力強，且噪聲不積累；便於使用 現代數字信 號處理技術對數字信息進行處理，可以將來自不同信源的信號如聲音、數據和圖像融合在一起進行傳輸；已於加密，安全性好等。 ^[2] 

調製方式為線性還是非線性調製主要取決於信號在調製後其頻譜是否仍保留基帶信號頻譜的線性結構；若能夠保留成為線性調製，否則稱為非線性調製。 ^[2] 

按照載波信號參數的不同，常用的數字調製信號主要包括幅度鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）和正交幅度調製（QAM）信號。 ^[1] 

振幅鍵控是利用載波的振幅隨數字基帶信號的變化來傳遞信息的數字調製方式。 在二進制振幅鍵（2ASK）中，二進制信息“0”和“1”分別對應載波幅度的兩種變 化狀態，2ASK 信號可利用模擬調製法和鍵控法產生。 ^[1] 

多進制振幅鍵控（MASK）信號的載波有 M 種不同的幅度值，其中，一個碼元間隔 sT 內發送一種幅度的載波信號。MASK 信號可以看作是 M 個 2ASK 信號的疊加，它的功率譜為這 M 個 2ASK 信號 的功率譜之和，因而其功率譜的形式與 2ASK 信號的相似。 ^[1] 

頻移鍵控是利用載波的頻率隨數字基帶信號的變化來傳遞信息的數字調製方式。在二進制頻移鍵控（2FSK）中，二進制信息“0”和“1”分別對應載波信號的兩個頻率 1 f 和 2 f 。2FSK 信號可以看成是由兩個 2ASK 信號疊加構成的，其中，2ASK 信號的調製 幅度分別為“0”和“1”。 ^[1] 

2FSK 信號可通過模擬調頻電路和鍵控法來產生。模擬調頻法產生的信號在相鄰 碼元間的相位變化是連的，且易於實現，但頻率的穩定性較差。而鍵控法產生的信號在相鄰碼元之間的相位變化不一定是連續的，但其轉換速度快，且頻率的穩定度高。 ^[1] 

相移鍵控是利用載波的相位隨數字基帶信號的變化來傳遞信息的數字調製方式。包括兩種方式：絕對相位鍵控（PSK）和相對相位鍵控（DPSK）。 ^[1] 

二進制相移鍵控（2PSK）信號載波相位的兩種變化狀態 0 和 π 分別對應二進制信息“0”和“1”，而振幅和頻率保持不變。2PSK 信號的產生通常有模擬調製法和鍵控法兩種。 ^[1] 

正交振幅調製（QAM）是一種振幅與相位聯合的鍵控方式，它的兩個載波是同頻正交的。在調製過程中，用兩路相互獨立的基帶信號對兩個載波進行抑制載波的雙邊帶調幅，由於同一帶寬內已調信號的頻譜具有正交性，因此可以實現兩路數字信息的並行傳輸。QAM 信號的分佈圖通常被稱為星座圖。 ^[1] 

調製目的有四點：

1）通信系統中發送端的原始電信號通常具有頻率很低的頻譜分量，一般不適宜直接在信道中進行傳輸，因此，通常需要將原始信號變換成頻帶適合信道傳輸的信號。 ^[1] 

2）通過調製可以將多個基帶信號搬移到不同的頻譜處，從而更加充分的利用信道 ，提高傳輸性能 。 ^[3] 

3）調製可以擴展無線通信信號的帶寬，從而提高抗干擾和抗衰落的能力。 ^[3] 

4）減小無線通信中發射和接受天線的尺寸。 ^[3] 

信號調製方式的識別對信號自適應接受和智能通信等具有重要意義，可以應用在電子偵察、電子對抗、頻譜檢測等多種軍用和民用場合。 ^[4]