1/ 7 单载波调制和多载波调制优缺点比较 大家都知道，上海交大的 ADTB-T方案和清华的DMB-T方案，双方争论的 焦点就是，单载波调制性能优越还是多载波调制性能优越。
因此，在这里还是有必要简单介绍一下，什么是单载波调制和多载波调 制。 所谓单载波调制，就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送， 如：4-QAM （QPSK、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256- QAM 或 8-VS
B、16-VSB等都是单载波调制。 上海交大的ADTB-T方案选用的是单载波调制，在 1999年50周年大庆试播 的时候，上海交大的ADTB-T方案采用的是8-VSB数字调制，到后来才改为16- QAM 数字调制。
QAM 调制也叫正交幅度调制，简称正交调幅；因为正交调幅有很多种调制 模式，如上面列出的就有 7 种，一般记为 n-QAM， n 表示各种调制映射到星座 图上的模数。模数越低，调制和解调电路就越简单，但传输的码率也相应降 低，例如：4-QAM的码率为2bit/S，而16-QAM的码率为4bit/S。一般，信号传 输条件越差，选择的模式就越低，例如：
卫星通信只能选择 QPSK而有线电视可选64-QAM和128-QAM，甚至256- QAM;对于地面电视广播，信号发送一般选 8-QAM、16-QAM、32-QAM，最高 只能选到 64-QAM。
正交调幅就是把一序列需要传送的数字信号（ 2 进制码）分成两组，并分别 对两组数字信号进行幅度编码，使之变成幅度不同的调制信号，即 I 信号和 Q 信号，然后用 I 信号和 Q 信号分别对两个频率相同，但相位正好相差的两个载 波进行调幅，最后再把两路调制过的信号合成在一起进行传送。由于在调制之 前已经对输入信号进行过幅度编码，因此，这种调制也称为正交数字幅度调 制。
我国的HDTV如选用MPGE-2编码，最高传送码率大约为 20Mbit/S，如果选 用 16-QAM 调制模式，其频谱利用率是每赫芝传送 4 位数据，即码率为 4bit/S。 由此可知其载波最咼频率约为6MHz,经咼频调制后米用残留边带发送，其载频 带宽大约2/ 7
为 7 点多 MHz。 所谓多载波调制，就是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换 成并行的低速子数据流，然后调制到在每个子信道上进行传输。如：
n-COFDM,其中n为子载波数目。清华的DMB-T方案选用的是多载波调 制，在DMB-T方案中采用3780-COFDM调制方式。
多载波调制也叫编码正交频分复用调制。 就多载波调制中的各个载波而言，其调制的工作原理与 n-QAM 单载波调制 的工作原理基本相同，只是把需要传送的数据分成很多组（这里为 3780 组）， 然后每组再分成两组，通过幅度编码以后便可生成两组 I信号和Q信号，而后 用 3780 组 I 信号和 Q 信号分别对 3780 个频率各不相同的载波进行正交调制， 最后把所有的调制信号合在一起进行传送。
上面我们简单介绍了单载波调制和多载波调制的工作原理，下面我们进一 步来分析单载波调制和多载波调制的优、缺点。
根据上面分析，采用16-QAM单载波调制，其最高码率为24Mbit/S，载波 频率为6MHz;如果选用多载波调制，在码率同样为 24Mbit/S的情况下，采用 3780-OFD M多载波调制，对于3780个载波平均下来，每个载波平均传送的码率 大约只有
6."3Kbit/S，这样，哪怕每个载波都选用 QPSK调制，其载波的最高频率还是 可以选得很低；如果选用16-QAM或64-QAM调制，其载波的最高频率还可以 进一步降低。
但这是在没有考虑解码以及图像信号处理需要时间的理想情况，实际并不 是这样。
一方面，在数字电视机中，选用的载波频率也不能太低，因为，数字信号 传送的速度一定要大于图像信号处理的速度，这样，最后输出信号才不会产生
间断。例如，我国HDTV的行扫描频率大约为32KHz如果不考虑MPEG解码电 路以及图像信号处理电路对输入信号处理所需要的时间，那么，多载波的最低 频率就不能低于32KHz否则，行扫描电路就会出现没有信号可扫描的情况，图 像显示就会出现间断。因此，MPEG解码电路以及图像信号处理电路对数字信号 传送速度也有同样的3/ 7
要求。 另一方面，多载波解调制对数字信号进行分批处理时候，每次都需要等 3780个载波传送的数据全部到齐以后，才能一次性地对数据进行处理，即需要 对信号进行并转串处理；因此，其解调制过程消耗的时间相对来说比较长，其 最低频率也就不能取得很低。另外，多载波调制一般都不采用残留边带发送， 因此，调制后的频带宽度相对于残留边带发送来说大约要宽一倍。
综合以上因素，就平均而言，多载波的平均频率相对来说可以低一些，但 载波的最高频率与单载波的频率相对来说，并不会相差很大。
载波频率低的最大好处就是，可以降低信号传送过程中的多经反射干扰 （即图像重影效应）。下面我们分三种情况来分析：
比如单载波频率为6MHz,其周期为 O."17uS,两个正交载波相差1/4个周期（90 °，为 O."O425uS;由于电磁波的速度约等于光速，即每微妙为 300米，那么，频 率为6MHz的载波对应于一个周期所传播的距离就是 51米，即波长为51米； 半个周期为
25."5 米（半波长）, 1/4 个周期为 12."75 米（ 1/4 波长）。 如果反射体的路经距离正好与电视接收点相差 12."75 米（或 1/4 波长的奇数倍）,即电视接收机相当于同时收到两个信 号,一个是主信号,另一个是反射信号,两个调制载波信号的相位正好相差 90° （ 1/4 波长）；这样,两个调制载波信号互相叠加以后,不但会改变原来信号的 相位，同时也会改变信号的幅度，结果相当于 I和Q两路信号互相串扰，并
且，当两个信号叠加之后的相位差越接近时，即反射信号越强，干扰就越严 重；在这种情况下，数字电视接收机的调制解调电路可能无法正常解码。
如果反射体的路经距离正好与电视接收点相差半个波长（ 4/ 7
25."5 米，或半个波长的奇数倍），则两个调制载波信号的相位正好相差 180。（半波长），由于正交调制的两路信号（I和Q）都是对载波的半波进行幅 度调制的，因此，两路调制过的信号合成之后就相当于是对载波的 1/4 波进行 调制；当原信号正、负半周是对称时，则两个信号互相叠加的结果会使接收信 号减弱，相当于电视接收机接收灵敏度降低；当原信号正、负半周不是对称 时，则两个信号互相叠加的结果会使接收信号失真，相当于两路信号（ I 和 Q） 互相串扰，与两个调制载波信号的相位相差 90°时没有多大区别。
如果反射体的路经距离正好与电视接收点相差 1 个波长（ 51 米，或 1 个波 长的整数倍），两个信号的相位正好相差 360°（ 1 个波长）；当原信号正、负 半周为对称时，则两个信号互相叠加的结果会使接收信号加强，相当于电视接 收机接收灵敏度提高；当原信号正、负半周不是对称时，则两个信号互相叠加 的结果会使接收信号失真，相当于两路信号（I和Q）互相串扰，与两个调制载 波信号的相位相差 90°时没有多大区别。
由此可见，只要接收到两个信号（主信号和反射信号）的相位角相差正好 是 90°（ 1 /4 波长）的整数倍，对单载波正交调制信号造成的干扰最严重；对于 其它相位差同样也会产生干扰，只是干扰程度相对来说没有 90°时那么严重。
假设多载波的最高频率只有3MHz,即为单载波频率的二分之一，相对来说 多载波的波长比较长；根据两点之间的电磁场强度与距离的平方成反比的定 理,可以求得,在 1/4 波长处是干扰最严重的地方,两者的电磁场强度相差 4 倍。而对所有载波平均而言,甚至可以相差几百倍,即多载波调制的多经干扰 相对来说比单载波轻。
但多载波调制和解调的过程都非常麻烦,多个载波经过调制后合在一起传 输,解调时对其再进行分离就非常困难；因为,在高码率传送之下,它无法用 滤波电路把各个调制载波信号选出来,只能采用同步分离的方法,因此,它对
同步信号的相位要求非常严格，所以多个载波对相位噪音的要求比单载波高很 多。 如果多载波调制信号解调时各个载波信号分离不干净，就相当于多个载波 之间会互相产生干扰，信噪比（S/N）就会降低。一般多载波解调电路要求信噪 比（S/N）的门限值要比单载波解调电路高好几个 db （根据报道为3-4dB）。
目前已经有很多方法可以降低单载波多经反射干扰，例如，采用数字延时 均衡5/ 7
技术，即从信号中取出一部分信号经延时一个相位后再与原信号叠加，现 在这种技术可以通过软件控制来实现，将来所有的数字信号接收机都可以采用 这种技术。很多人都认为，只有多载波调制才能用于移动电视接收机，而单载 波调制无法实现移动接收的功能。我认为，这种想法毫无道理。
比如，一辆汽车的速度是每小时 100 公里（ 28米/秒），那么，它跑 1/4 周 期（6MHz）的时间（
O."O425uS）所对应的距离就是 1. "19 X 106米，这相当于 2. "3 X 108个波长；或它跑1/4波长的距离（ 12."75 米）所对应的时间为 0."46 秒，相当于 27100个周期。这两个结果无论是在时间上或在距离上都 没有可比性。因此，汽车速度对单载波的相位影响几乎等于零。而受影响最大 的反而应该是，在
0."46 秒时间内，数字延时均衡电路是否能正常工作。 而对于高频载波在移动接收过程中产生的多普勒效应，它只影响接收频率 的偏移，这种影响对单载波调制和多载波调制都是一样的。
特别值得注意的是，由于 ADTB-T是单载波技术，因此，它对广电原有的发 射系统能够很方便的接洽。根据资料分析，在前端数字化改造方面，交大方案 的成本要比清华方案的成本节省约 80〜90%,仅需要一个MPEG和ADTB-T调制 器即可利用原有模拟发射机发射数字信号，而清华方案必需要整套更换成全新 的数字发射机，这笔代价在边远地区还是需要斟酌的很大的一笔开销。
同时，在衡量一个数字信号接收的时候，还需考虑信号的接收稳定率；由 于是数字信号的属性是 0 和 1，就是要么收到，要么收不到，这就凸现门限的意 义；根据测试结果，DMB-T的接收门限比DVB-T低，可ADTB-T的接收门限比 DMB-T还要低，这就是为什么采用 ADTB-T的发射系统其覆盖范围比DMB-T的 发射系统的覆盖范围更广阔的原因，因为其门限低，采用 ADTB-T接收机的灵敏
