你還記得早期的大哥大是如何在頭上頂著長長的天線嗎？

你有沒有考慮過為什么現(xiàn)代手機的外觀已經(jīng)不再顯示天線呢？[敏感詞]我們一起看一下與天線長度有關(guān)的因素有哪些？

從上面的天線長度公式中可以計算出無線通信時，手機天線長度h在使用未經(jīng)過調(diào)制的低發(fā)射頻率（3 kHz）時需要10000米，通過調(diào)制把低頻信號搬到高頻上去（例如900 MHz），手機天線可以縮小到幾厘米。

通過調(diào)制技術(shù)可以提高發(fā)射信號的頻率，從而減少手機終端中接收天線的長度，目前手機中的天線都可以內(nèi)置到手機中，外觀更美觀，攜帶更方便。所以我們的手機終端不用再背著長長的接收天線，這件事調(diào)制技術(shù)是功不可沒的。

其實，調(diào)制技術(shù)在日常生活中早有廣泛的應(yīng)用，例如：聽廣播、看電視、打電話、發(fā)微信等通訊場合都需要調(diào)制技術(shù)。

那到底什么是調(diào)制技術(shù)呢？

1. 乘客上飛機并選擇坐在某個座位上，即對應(yīng)把消息信號承載在載波的某個參量上（例如幅度、相位），這個過程就是調(diào)制。載有消息信號的載波稱為已調(diào)信號。

2. 經(jīng)過傳輸?shù)竭_目的地（接收端），乘客下飛機，即對應(yīng)接收端把消息信號從已調(diào)信號中卸載下來，即解調(diào)過程。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，從已調(diào)信號中恢復消息信號。

通過上面類比的例子，我們是不是能更輕松的了解調(diào)制技術(shù)的定義呢？到底什么是“高階調(diào)制”？

定義：調(diào)制技術(shù)就是對信號源的信息進行處理，使其適合傳輸形式的過程。其目的是使所傳送的信息能更好地適應(yīng)信道特性，以達到最有效和最可靠地傳輸。即有效地利用頻帶資源，提高通信系統(tǒng)性能。

• 匹配信道特性，減小天線尺寸，提高輻射效率

• 頻譜搬移，實現(xiàn)信道的多路復用，提高信道利用率

• 擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾能力

• 實現(xiàn)帶寬與信噪比的互換（有效性與可靠性）

• ......還有很多，不一一列舉

應(yīng)用如此廣泛的調(diào)制技術(shù)按調(diào)制信號的類型分：模擬調(diào)制（例如電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)）、數(shù)字調(diào)制。數(shù)字調(diào)制相比模擬調(diào)制有更好的抗干擾性能、更強的抗信道損耗、更好的安全性、數(shù)字傳輸系統(tǒng)中可以使用差錯控制技術(shù)，支持負載信號條件和處理技術(shù)。

數(shù)字調(diào)制：把數(shù)字調(diào)制為模擬信號。通過調(diào)制模擬載波信號的3個參數(shù)（幅度、頻移、相移）來標識數(shù)字數(shù)據(jù)。

[敏感詞]我們一起了解一下在3G/4G/5G通訊中應(yīng)用最為廣泛的數(shù)字調(diào)制技術(shù)QAM。

QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調(diào)制）是一種在兩個正交載波上進行幅度相位調(diào)制的調(diào)制方式。這兩個載波通常是相位差為90度（π/2）的正弦波，因此被稱作正交載波。QAM是通過載波某些參數(shù)的變化傳輸信息。

QAM發(fā)射的信號集可以用星座圖方便地表示（這里的星座圖可不是天上十二星座的星座圖喔，文檔君先賣個關(guān)子，后面詳細介紹喔~），星座圖上每一個星座點對應(yīng)發(fā)射信號集中的一個信號。星座點經(jīng)常采用水平和垂直方向等間距的正方網(wǎng)格配置，當然也有其他的配置方式。

數(shù)字通信中數(shù)據(jù)常采用二進制數(shù)表示，這種情況下星座點的個數(shù)是2的冪。常見的QAM形式有16QAM、64QAM、256QAM以及1024QAM等。一個調(diào)制符號分別可以傳送4、6、8、10比特的信息。

星座點數(shù)越多，每個符號能傳輸?shù)男畔⒘烤驮酱蟆５牵绻谛亲鶊D的平均能量保持不變的情況下增加星座點，會使星座點之間的距離變小，進而導致誤碼率上升。因此高階星座圖的可靠性比低階要差。

• 幅度調(diào)制：通過改變載波的振幅來區(qū)分0和1。

• 相位調(diào)制：通過改變載波的相位來區(qū)分0和1。例如我們常見的BPSK，就是使用0°和180°共2個相位表示0和1，即2種符號；QPSK則是使用0°、90°、180°和270°共4個相位，能夠表示00、01、10和11共4種符號，傳遞2 bit的信息。其實QPSK就是一種特殊的QAM，即4QAM。

而QAM則有更多的符號，每個符號都有相應(yīng)的相位和幅度值。

以16QAM為例，通過QAM調(diào)制可得到16個不同的波形，分別代表0000，0001.....這也意味著一共有16種符號，一個符號可以傳遞4 bit信息。

16QAM示意圖如下圖所示。

QAM是如何工作的呢？移動通信與光通信中的調(diào)制技術(shù)：QPSK和QAM調(diào)制！

QAM是將信號加載到2個正交的載波上（通常是正弦和余弦），通過對這兩個載波幅度調(diào)整并疊加，最終得到相位和幅度都調(diào)制過的信號。這兩個載波通常被稱為I信號，另一個被稱為Q信號，所以這種調(diào)制方式也被稱為IQ調(diào)制。

在數(shù)字信號調(diào)制中，星座圖通常用于表示QAM調(diào)制二維圖形。星座圖相對于IQ調(diào)制而言，將數(shù)據(jù)調(diào)制信息映射到極坐標中，這些信息包含了信號的幅度信息和相位信息。

星座圖上的每一個點，都表示一個符號。該點I軸和Q軸的分量分別代表著正交的載波上的幅度調(diào)整。該點到原點的距離A就是調(diào)制后的幅度，夾角φ就是調(diào)制后的相位。

256QAM，256是2的8次方，每個符號能傳輸8bit的數(shù)據(jù)。

1024QAM，1024是2的10次方，每個符號能傳輸10bit的數(shù)據(jù)。

因此，作為比256QAM更高階的1024QAM，數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯邓俾蔬M一步提高25%。

噪聲與干擾對QAM的影響

盡管較高階的調(diào)制方式速率能夠為無線電通信系統(tǒng)提供更快的數(shù)據(jù)速率和更高水平的頻譜效率，但這是有代價的。較高階的調(diào)制方案對噪聲和干擾的適應(yīng)性要差得多。

發(fā)送一個符號所需的載波頻寬是固定的，發(fā)送時長也是一定的。較高階次意味著符號之間差異越小，對接收器件和環(huán)境要求也更高。在惡劣環(huán)境下，終端可能無法使用高階QAM模式通信，只能采用較低階次的調(diào)制模式。


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