上述三种基本的调制方法之外,随着大容量和远距离数字通信技术的发展,出现了一些新的问题,主要是信道的带宽限制和非线性对传输信号的影响。在这种情况下,传统的数字调制方式已不能满足应用的需求,需要采用新的数字调制方式以减小信道对所传信号的影响,以便在有限的带宽资源条件下获得更高的传输速率。这些技术的研究,主要是围绕充分节省频谱和高效率的利用频带展开的。多进制调制,是提高频谱利用率的有效方法,恒包络技术能适应信道的非线性,并且保持较小的频谱占用率。
从传统数字调制技术扩展的技术有最小移频键控(MSK)、高斯滤波最小移频键控(GMSK)、正交幅度调制(QAM)、正交频分复用调制(OFDM)等等。
2.2.4 QAM正交幅度调制法
在二进制ASK系统中,其频带利用率是1bit/s·Hz,若利用正交载波调制技术传输ASK信号,可使频带利用率提高一倍。如果再把多进制与其它技术结合起来,还可进一步提高频带利用率。能够完成这种任务的技术称为正交幅度调制(QAM)。它是利用正交载波对两路信号分别进行双边带抑制载波调幅形成的。通常有二进制 QAM,四进制QAM(16QAM),八进制QAM(64QAM)等。
2.2.5 MSK最小移频键控法
当信道中存在非线性的问题和带宽限制时,幅度变化的数字信号通过信道会使己滤除的带外频率分量恢复,发生频谱扩展现象,同时还要满足频率资源限制的要求。因此,对己调信号有两点要求,一是要求包络恒定;二是具有最小功率谱占用率。因此,现代数字调制技术的发展方向是最小功率谱占有率的恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的关键在于相位变化的连续性,从而减少频率占用。近年来新发展起来的技术主要分两大类:一是连续相位调制技术(CPFSK),在码元转换期间无相位突变,如MSK,GMSK等;二是相关相移键控技术(COR-PSK),利用部分响应技术,对传输数据先进行相位编码,再进行调相(或调频)。 MSK(最小频移键控)是移频键控FSK的一种改进形式。在FSK方式中,每一码元的频率不变或者跳变一个固定值,而两个相邻的频率跳变码元信号,其相位通常是不连续的。所谓MSK方式,就是FSK信号的相位始终保持连续变化的一种特殊方式。可以看成是调制指数为0.5的一种CPFSK信号。
实现MSK调制的过程为:先将输入的基带信号进行差分编码,然后将其分成I、Q两路,并互相交错一个码元宽度,再用加权函数cos(πt/2Tb)和sin(πt/2Tb)分别对I、Q两路数据加权,最后将两路数据分别用正交载波调制。MSK使用相干载波最佳接收机解调。
2.2.6 GMSK高斯滤波最小移频键控法
是使用高斯滤波器的连续相位移频键控,它具有比等效的未经滤波的连续相位移频键控信号更窄的频谱。 在GSM系统中,为了满足移动通信对邻信道干扰的严格要求,采用高斯滤波最小移频键调制方式(GMSK),该调制方式的调制速率为270833Kbit/sec,每个时分多址TDMA帧占用一个时隙来发送脉冲簇,其脉冲簇的速率为33.86Kbs。它使调制后的频谱主瓣窄、旁瓣衰落快,从而满足GSM系统要求,节省频率资源。
2.3 系统框图
图 2-1 系统整体框图
2.4 上位机设计原理
2.4.1编译环境
本设计采用Delphi编程环境进行上位机的控制端的编写,方便快捷的开发过程是该环境的突出优
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