调制与编码

2. 调制与编码

编码就是用数字信号承载数字或模拟数据；调制就是用模拟信号承载数字或模拟数据。

调制可以分为基带调制和带通调制。

基带调制。基带调制只对基带信号波形进行变换，并不改变其频率，变换后仍然是基带信号。

带通调制(频带调制)，带通调制使用载波将基带信号的频率迁移到较高频段进行传输，解决了很多传输介质不能传输低频信息的问题，并且使用带通调制信号可以传输得远。

(1)模拟信号调制为模拟信号。

由于基降信号包含许多低频信息或直流信息，而很多传输介质并不能传输这些信息，因此需要使用调制器对基带信号进行调制。

模拟信号调制为模拟信号的方法有：

调幅（AM）：依据传输的原始模拟数据信号变化来调整载波的振幅。

调频(FM)：依据传输的原始模拟数据信号变化来调整载波的频率。

调相(PM)：依据传输的原始模拟数据信号变化来调整载波的初始相位。

(2)模拟信号编码为数字信号。

模拟信号编码为数字信号最常见的就是跳冲编码调制(Pulse Code Modulation,PCM)。脉冲编码的过程为采样、量化和编码。

采样，即对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。采样必须遵循奈奎斯特采样定理才能保证无失真地恢复原模拟信号。

举例：模拟电话信号通过PCM编码成为数字信号。语音最大频率小于4kHz(约为3.4kHz).根据采样定理，采样频率要大于2倍语音最大频率，即8kHz(采样周期=125μs)，就可以无失真地 FSK恢复语音信号。

量化，即利用抽样值将其幅度离散，用先规定的一组电平值把抽样值用最接近的电平值来代替。规定的电平值通常用二进制表示。

举例：语音系统采用128级(7位)量化，采用8kHz的采样频率，那么有效数据速率为56kb/s，又由于在传输时，每7bit需要添加1bit的信令位，因此语音信道数据速率为64kb/s。

编码，即用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，记作A/D。

(3)数字信号调制为模拟信号。

模拟信号传输的都是在数字载波信号上完成的，与模拟信号调制为模拟信号的方法类似，可以利用调制频率、振幅和相位三种载波特性之一或组合。基本调制方法有：

幅移键控(Amplitude Shift Keying,ASK)：载波幅度随着基带信号的变化而变化，方式还可称作通-断键控或开关键控。

如图2-3所示显示了ASK调制器的输入和对应的输出波形，对于输入二进制数据流的每个变化，ASK波形都有一个变化。对于二进制输入为1的整个时间，输出为一个振幅恒定、频率恒定的信号；对于二进制输入为0的整个时间，载波处于关闭状态。

注意：1和0时的ASK波形表示方式可以相反。

频移键控(Frequency Shift Keying，PSK)：较波频率随着基带信号的变化再变化。如图2-4所示显示了FSK调制器的输入和对应的输出波形，从中可以发现二进制0和1的输入对应不同频率的波形输出。

相移键控 PSK

4PSK又称QPSK

DPSK称相对键控调制，又称2DPSK

正交幅度调制，QAM

（4）数字信号调制为数字信号

极性编码（归零码，不归零码）

双相码，差分码

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