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5 题型 - 调制与复用技术

Chinese-language Computer Science 408 note: 5 题型 - 调制与复用技术. Original source available where applicable.

Computer Science 408Record date5 min read
408Computer Networks
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This note is currently available in Chinese. The original wording, formulas and diagrams are preserved to avoid an unverified technical translation.

描述：调制题看载波的哪个参数随数据改变，复用题看多个用户如何划分时间、频率或码片资源。英文缩写本身通常已经给出线索，但仍要结合“同时/轮流、同频/异频、固定/动态时隙”等题干关键词判断。

5.1 数字调制缩写

SK 是 Shift Keying，表示数字键控调制。

调制方式 全称 变化的载波参数 二进制波形特征
ASK Amplitude Shift Keying 幅度 两种不同幅度；典型二进制 ASK 可表现为有载波/无载波
FSK Frequency Shift Keying 频率 用两个不同频率的载波表示 0 和 1
PSK Phase Shift Keying 相位 载波频率与幅度不变，相位取不同状态
DPSK Differential Phase Shift Keying 相邻码元的相位差 由是否发生相位变化表示数据
QAM Quadrature Amplitude Modulation 幅度与相位 以多个星座点同时区分幅度和相位

本材料的二进制 DPSK 图采用“有相位跳变表示 1，无相位跳变表示 0”的约定；实际做题仍以题目约定为准。

5.2 复用方式对比

DM 是 Division Multiplexing，表示信道复用。

复用 资源划分 用户是否同时发送 识别关键词
FDM 频分复用 将总频带分成互不重叠的子频带 是 同一时间、不同频带
TDM 时分复用 各用户轮流使用同一频带的固定时隙 否 固定帧、固定时隙、轮流
STDM 统计时分复用 按实际需求动态分配时隙 活跃用户按需发送 动态、按需、提高利用率
CDM 码分复用 同时使用相同时间和频带，以正交码片区分 是 同时、同频、不同码片

TDM 即使某用户当前没有数据，其固定时隙也可能空闲；STDM 只给活跃用户分配时隙，因此通常能提高链路利用率，但帧中往往需要附带用户地址等标识。

5.3 2024 年真题：哪种调制需要两个频率

题目问：二进制数字调制中，需要 2 个不同频率载波的是哪一种？

  • ASK 改变幅度。
  • PSK 改变相位。
  • FSK 改变频率，二进制 FSK 用两个频率分别表示 0 和 1。
  • DPSK 以相邻码元间的相位变化表示数据。

答案：C，FSK。

5.4 模拟题

5.4.1 同时使用不同频带

题目问：每一对用户在相同时间占用不同频带资源通信，属于哪种复用？

“相同时间”说明用户可并行发送，“不同频带”直接对应 FDM。

答案：B，FDM。

5.4.2 幅度与相位混合调制

题目问：哪种调制技术同时对幅度和相位进行混合调制？

ASK 只改幅度，FSK 只改频率，DPSK 表示差分相位；QAM 通过同相与正交两个分量形成不同幅度和相位的星座点。

答案：B，QAM。

5.5 16-QAM 星座图信息

材料中的 16-QAM 星座图包含 16 个可区分码元，因此每个码元表示：

$$\log_2 16=4,bit$$

图中不同点由幅度与相位的组合区分。相邻星座点的 4 bit 标签采用格雷码，使任意相邻点只有 1 bit 不同：

  • 噪声最容易把一个点误判为相邻点。
  • 格雷码让这种相邻误判通常只造成 1 bit 错误。
  • 格雷码不能消除误码，只是降低相邻判错造成的比特错误数。

5.6 波形识别顺序

  1. 先看振幅：出现有载波/无载波或多种振幅，考虑 ASK/QAM。
  2. 再看周期疏密：码元间频率不同，考虑 FSK。
  3. 若幅度、频率基本不变但波形在码元边界改变相位，考虑 PSK/DPSK。
  4. 若同时有多种幅度和相位，以星座图表达，考虑 QAM。
  5. DPSK 不看绝对相位，而看相邻码元的相位差。

5.7 易错点

  • ASK、FSK、PSK 的 A/F/P 分别对应幅度、频率、相位。
  • QAM 不是单纯的多幅度 ASK，而是幅度与相位的联合调制。
  • FDM 是同时使用不同频带；TDM 是不同用户轮流使用同一频带。
  • CDM 中多个用户可同时占用相同时间和频带，靠正交码片分离。
  • STDM 的“统计”表示按需动态分配，不等同于给每个用户保留固定周期时隙。

相关知识

5.8 本节复盘

  • ASK 改幅度、FSK 改频率、PSK 改相位、DPSK 看相位差、QAM 联合改变幅度与相位。
  • 二进制 FSK 需要两个不同频率载波，2024 年真题答案为 FSK。
  • FDM 按频率分、TDM 按固定时间分、STDM 按需求动态分、CDM 按码片分。
  • 16-QAM 有 16 个星座点，每码元携带 4 bit；相邻点用格雷码降低相邻误判的影响。