2.4　物理層調制/解調方式與編碼方式

2.4.1　M-ary調制機制

M-ary調制，即多進制調制，與二進制數字調制不同的是，多進制調制利用多進制數字基帶信號調制載波信號的振幅、頻率或相位，由此相應地有多進制振幅調制、多進制頻率調制和多進制相位調制三種基本方式。

多進制振幅調制又稱多電平調制，其基本原理是開關鍵控（OOK）方式的推廣。在相同的碼元傳輸速率條件下，多進制振幅調制與二進制數字調制具有相同的帶寬，并且有更高的信息傳輸速率。目前多電平調制的實用形式有多電平殘留邊帶調制、多電平相關編碼單邊帶調制，以及多電平正交調幅調制，它們與二電平調制的主要區別在于：發送端輸入的二進制數字基帶信號需要經過電平轉換器轉換為M電平的基帶脈沖才能調制，而在接收端則需要經過電平轉換器將解調得到的M電平基帶脈沖轉換為二進制基帶信號。需要指出的是，多進制振幅調制雖然傳輸速率高，但其抗噪聲能力和抗衰落能力較差，一般適合恒參或接近恒參的信道。

多進制頻率調制的原理基本上可以看作二進制頻率鍵控方式的推廣。原則上，多進制頻率調制具有多進制調制的一切特點，不過它要占據較寬的頻帶，因此信道頻率利用率不高，一般適合調制速率較低的應用場合。

多進制相位調制（簡稱多相制）利用載波的多種不同相位（或相位差）來表示數字信息。與二相調制一樣，多相制也可以分成絕對移相和相對（差分）移相兩種方式，在實際通信中多采用相對移相。多相制的波形可以看成對兩個正交的載波進行多電平雙帶調制所得信號之和，這就說明多相調制信號的帶寬與多電平雙邊帶調制是相同的。

與二進制相比，多進制調制在性能上有以下特點。

（1）在相同的碼元傳輸速率條件下，M-ary調制系統的信息傳輸速率是二進制調制系統的log2M倍，即與二進制調制相比，M-ary調制能夠通過單個符號發送多位數據來減少發射時間。

（2）M-ary調制需要在輸入端增加2-M轉換器，相應地，在接收端需要增加M-2轉換器，因此與二進制調制相比，M-ary調制的電路更為復雜。

（3）M-ary調制需要更高的發射功率來發送多元信號。

（4）在啟動能量消耗較大的系統中，二進制調制機制更加有效，多進制調制機制僅對啟動能量消耗較低的系統適用。

（5）M-ary調制的誤碼率通常大于二進制調制的誤碼率。