更新时间：2023-01-08 21:44
数字调制是现代通信的重要方法，它与模拟调制相比有许多优点。数字调制具有更好的抗干扰性能，更强的抗信道损耗，以及更好的安全性；数字传输系统中可以使用差错控制技术，支持复杂信号条件和处理技术，如信源编码、加密技术以及均衡等。
模拟图像信号经数字化以后就形成PCM信号，也可称作数字基带信号。数字基带信号可以直接在短距离内进行传输，如要进行长距离传输，必须将PCM信号进行数字调制(通常是采用连续波作为载波)，然后再将经调制后的信号送到信道上去传输。这种数字调制称为连续波数字调制，其目标是实现，在有限的信道条件下，尽量提高频谱资源的利用率，即在单位频道(赫兹)内有效地传输更多的比特信息。
一般情况下，信道不能直接传输由信源产生的原始信号，信源产生的信号需要变换成适合信号，才能在信道中进行传输。将信源产生的信号变换成适合于信道传输的信号的过程就称为调制。
所谓调制是指利用要传输的原始信号S(t)去控制高频谐波或周期性脉冲信号的某个或几个参量，使高频谐波或周期性脉冲信号中的某个或几个参量随S(t)的变化而变化。
要传输的原始信号称为调制信号或基带信号，用S(t)表示；被调制的高频谐波或周期性的脉冲信号起着运载原始信号的作用，因此称为载波，用C(t)表示；调制后的信号所得到的其参量随S(t)线性变化的信号则称为已调信号，用 表示。
调制信号两种，模拟信号和数字信号。用模拟信号控制载波参量的变化，这种调制方式称为模拟调制；用数据信号控制载波信号的参量变化，这种调制方式称为数字调制。
主要的数字调制方式包括比较传统的幅移键控(ASK)和多电平正交调幅(mQAM)，频移键控(FSK)，相移键控(PSK)和多相相移键控(mPSK)。也包括近期发展起来的网格编码调制(TCM)、残留边带调制(VSB：vestigialsideband)、正交频分复用调制(OFDM：orthogonalfrequencydivisionmultiplexing)等方法。本节以下部分将主要讨论图像通信中用得较多的mPSK，mQAM、TCM、VSB和OFDM等方法。
在具体讨论这些调制方法之前，我们首先来定义和讨论高频带通信号，因为几乎所有的数字调制信号在频率域都可视为一种高频带通信号，因此我们可以用高频带通信号的复数表示法来分析数字调制信号。
高频简谐波 ，它由三个参量决定：振幅A，角频率 以及初相位 。根据调制信号控制的载波信号参量的不同，有三种基本的调制方式。调制信号控制载波信号的振幅A的变化，称为调幅或幅移键控；调制信号控制载波信号的角频率 的变化，称为调频或频移键控；调制信号控制载波信号的初相位 的变化，称为调相或相移键控。
按所用的载波信号来分类，调制可以分为两大类：连续波调制和脉冲调制。连续波调制用高频简谐波作载波，脉冲调制用周期性脉冲信号作载波。
在无线通信中，由于信道情况十分复杂，并且频率资源有限，要求已调信号的频带窄、抗干扰能力强，因此，出现了很多新的调制技术，如高斯滤波最小频移键控(GMSK)、平滑调频(TFM)、四电平调频(4-level FM)、锁相环四相键控(PLL-QPSK)等，均可以在25kHz的信道间隔内传送16kbit/s的数字信号，可用于移动通信的数字话音传输，其中GMSK已经在欧洲的蜂窝移动通信系统中得到了广泛的应用。
随着理论和技术的发展，调制技术得到了很大发展。通信技术从原来的模拟通信发展到数字通信；从主要以话音通信为主体的有线通信发展到现今的有线、无线并举的多种业务并重的综合业务通信。调制技术作为信息传输的基础理论，在电信技术发展过程中起着十分重要的作用。
数字调制可以分为线性调制和非线性调制两大类。在线性调制技术中，传输信号的幅度随调制信号的变化而线性地变化。线性调制技术有较高的带宽效率，所以非常适用于在有限频带内要求容纳更多用户的无线通信系统。
常见的数字调制方法如：
ASK ——幅移键控调制，把二进制符号0和1分别用不同的幅度来表示。
FSK ——频移键控调制，即用不同的频率来表示不同的符号。如2KHz表示0，3KHz表示1。
PSK——相移键控调制，通过二进制符号0和1来判断信号前后相位。如1时用π相位，0时用0相位。
GFSK——高斯频移键控，在调制之前通过一个高斯低通 滤波器来限制信号的频谱宽度 。
GMSK —— 高斯滤波最小频移键控，GSM系统所用调制技术。
QAM——正交幅度调制。
DPSK——差分相移键控调制。
mQAM——多电平正交调幅
mPSK——多相相移键控
TCM——网格编码调制
VSB——残留边带调制
OFDM——正交频分复用调制
总的来说：数字调制是把数字基带信号变换为数字带通信号。
不同的调制方式，其调制特性是不同的，因此，在选择数字调制方式时，需要用一些技术指标来描述调制的特性，如功率效率、带宽效率、误码率等。
功率效率
功率效率定义为：在接收机输入特定的误码概率下(如10)条件下，每比特信号能量与噪声功率谱密度之比。其功率效率表示如图1所示：
式中：Eb为每比特信号的能量；N0为噪声功能率谱密度。
功率效率描述了在低功率的情况下一种调制技术保持数字信息信号正确传送的能力。
带宽效率
带宽效率定义为：在给定带宽内每赫兹数据率吞吐量的值。设R是每秒数据率，单位是比特，B是已调信号占用的带宽，则带宽效率可表示如图2所示：
带宽效率描述了调制方案在有限的带宽内传输数据的能力。一般来说，数据传输速率的提高意味着降低了每个数字信号的脉冲宽度。
在噪声条件下，带宽效率是限制的。根据香农定理，在一个任意小的错误概率下，最大的带宽效率受限于信道内的噪声。最大带宽效率如图3所示：
其中C是信道容量，B是已调信号占用的带宽，S/N是信噪比。信噪比通常用10lg(S/N)来描述，其单位为dB(分贝)。
误码率
由于数据信号在传输过程中，不可避免地会受到外界噪声以及信道本身的传输性能影响，在接收方会造成一定程度的差错。衡量数据传输质量的指标是误码率。
误码率(Pe)是指接收方收到的错误码元个数(Ne)与发送的总码元个数N之比。
此外，衡量可靠性的指标还有误字率、误组率等。其定义方法与误码率相似。
有时将误码率、误字率和误组率称为差错率。差错率是一个统计平均值，因此在测量或统计时，总的比特(字符、码组)数应达到一定的数量，否则结果将失去意义。
在数字通信系统设计中，在选择调制方案时，经常在带宽效率、功率效率、误码率等指标之间进行折衷。例如对信息信号增加差错控制，降低了带宽效率，但是保证了通信的可靠性，它是以带宽效率换取了通信的可靠性。另一方面，多进制的调制方案降低了占用带宽，但增加了所必需的接收功率，以功率效率换取了带宽效率。
除功率效率、带宽效率和误码率以外，还有一些因素也会影响数字调制技术的选择，如对于服务于大用户群的个人通信系统，用户端接收机的费用和复杂度必须降低到最小，因此，经常采用检波简单的调制方式。
无线通信中，在各种不同的信道损耗情况下，如Rayleigh和Rician衰落及多径时间扩散，对于解调器实现、调制方案的性能是选择一个调制方案的关键因素。在干扰为主要问题的蜂窝系统中，调制方案主要考虑干扰环境中的性能。在时变信道造成的延时抖动检测灵敏度，也是选择调制方案时要考虑的重要因素。
通常，调制、干扰、信道时变效果和解调器详细的性能，须通过仿真方法来对整个系统进行分析，从而决定相关的性能和最终的选择。