2.4　物理层调制/解调方式与编码方式

2.4.1　M-ary调制机制

M-ary调制，即多进制调制，与二进制数字调制不同的是，多进制调制利用多进制数字基带信号调制载波信号的振幅、频率或相位，由此相应地有多进制振幅调制、多进制频率调制和多进制相位调制三种基本方式。

多进制振幅调制又称多电平调制，其基本原理是开关键控（OOK）方式的推广。在相同的码元传输速率条件下，多进制振幅调制与二进制数字调制具有相同的带宽，并且有更高的信息传输速率。目前多电平调制的实用形式有多电平残留边带调制、多电平相关编码单边带调制，以及多电平正交调幅调制，它们与二电平调制的主要区别在于：发送端输入的二进制数字基带信号需要经过电平转换器转换为M电平的基带脉冲才能调制，而在接收端则需要经过电平转换器将解调得到的M电平基带脉冲转换为二进制基带信号。需要指出的是，多进制振幅调制虽然传输速率高，但其抗噪声能力和抗衰落能力较差，一般适合恒参或接近恒参的信道。

多进制频率调制的原理基本上可以看作二进制频率键控方式的推广。原则上，多进制频率调制具有多进制调制的一切特点，不过它要占据较宽的频带，因此信道频率利用率不高，一般适合调制速率较低的应用场合。

多进制相位调制（简称多相制）利用载波的多种不同相位（或相位差）来表示数字信息。与二相调制一样，多相制也可以分成绝对移相和相对（差分）移相两种方式，在实际通信中多采用相对移相。多相制的波形可以看成对两个正交的载波进行多电平双带调制所得信号之和，这就说明多相调制信号的带宽与多电平双边带调制是相同的。

与二进制相比，多进制调制在性能上有以下特点。

（1）在相同的码元传输速率条件下，M-ary调制系统的信息传输速率是二进制调制系统的log2M倍，即与二进制调制相比，M-ary调制能够通过单个符号发送多位数据来减少发射时间。

（2）M-ary调制需要在输入端增加2-M转换器，相应地，在接收端需要增加M-2转换器，因此与二进制调制相比，M-ary调制的电路更为复杂。

（3）M-ary调制需要更高的发射功率来发送多元信号。

（4）在启动能量消耗较大的系统中，二进制调制机制更加有效，多进制调制机制仅对启动能量消耗较低的系统适用。

（5）M-ary调制的误码率通常大于二进制调制的误码率。