2.3.6 调制及解调

调制就是用基带信号控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中恢复原始的基带信号。

在数据通信系统所传输的原始数字信号，如计算机输出的数字码流、各种文字、图像、视频、音频等媒体的二进制代码，其他DTE设备如传真机、打字机或其他数字设备输出的各种代码，由数字电话终端送出的PCM脉冲编码信号，这些都是数字基带信号。因此所谓数字基带信号指的是未经调制的数字信号，其频谱是从零频或很低频率开始的。在实际的数据通信系统中，多数信道（比如无线信道、光纤信道等）因具有带通特性而不能直接传输数字基带信号。要想使数字信号能在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，进行频谱的搬移，使得调制后的信号的频谱与信道的特性能够匹配。用数字基带信号控制载波（通常为正弦载波）的参量，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。在发送端实现调制过程的设备称为调制器。在接收端，需要把数字带通信号还原为数字基带信号，这一过程称为数字解调，完成解调过程的设备称为解调器。

我们知道，正弦载波有三个参量：振幅、频率和相位。下式可以描述一个正弦载波：

其中，A为载波幅度，ω_c为载波角频率，φ₀为载波初始相位。

所以可根据所控制的信号参量的不同，把调制分为三种方式：

调幅方式：使载波的幅度随着调制信号的大小变化而变化的调制方式。

调频方式：使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变，而幅度保持不变的调制方式。

调相方式：利用原始信号控制载波信号的相位。

数字调制的过程即为用数字基带信号控制载波的参量，相应的有三种基本调制技术：振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。

（1）二进制振幅键控（Binary Amplitude Shift Keying，2ASK）

振幅键控，也称为幅移键控，二进制振幅键控是用代表二进制数字信号的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，用载波的幅度变化来传递数字信息，载波的频率和初始相位不发生变化。在2ASK中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息0或1。有载波输出时表示发送“1”，无载波输出时表示发送“0”。

通常，由一个幅值恒定的载波代表二进制信息1，而二进制信息0由载波的不存在来表示。2ASK信号可以表示为：

在接收端，解调器根据载波信号的幅值变化进行解调。2ASK是一种较早出现的数字调制方式，但是这种调制方式容易受到噪声的影响，在传输过程中会导致载波的幅值发生变化，从而在接收端导致错误判决，引起误码率。2ASK原理示意图如图2-2所示。

（2）二进制频移键控（2FSK）

二进制频移键控（Binary Frequency Shift Keying，2FSK）是用数字基带信号对正弦载波的频率进行调制，是用两个不同频率的正弦载波分别表示二进制信息1或0，即符号“1”对应载频f₁，而符号“0”对应载频f₂（与f₁不同的另一载频），而且f₁与f₂之间的改变是瞬间完成的。2FSK信号可用下式表示：

2FSK原理示意图如图2-3所示。

（3）二进制相移键控（2PSK）

二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，2PSK）是用数字基带信号调制正弦载波的相位，即利用载波的初始相位表示数字信息1或0，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“0”和“1”。因此，2PSK信号的时域表达式为

式中，φ_n表示第n个符号的初始相位：

因此，上式可以改写为

2PSK原理示意图如图2-4所示。