調(diào)制就是將所需要傳遞的信號(hào)“搬運(yùn)”到規(guī)定的頻譜附近，信號(hào)調(diào)制主要出于兩方面的原因技術(shù)層面和管理層面。

技術(shù)層面上，電磁波理論天線的尺寸和電磁波波長(zhǎng)差不多的時(shí)候，能夠獲得較高的發(fā)射效率，所以需要將信號(hào)調(diào)制到較高的頻率以減小天線的尺寸。管理層面上，頻譜是一個(gè)國(guó)家的資源，需要專門的管理機(jī)構(gòu)統(tǒng)一管理、分配、使用，這樣才能避免相互間的干擾，使得無(wú)線通信稱為可能。

1 模擬調(diào)制技術(shù)

我們以IQ調(diào)制為例來(lái)講解模擬調(diào)制，IQ調(diào)制也叫做正交調(diào)制，數(shù)據(jù)分為兩路分別進(jìn)行載波調(diào)制，兩路載波相互正交，I是in-phase(同相)，q是quadrature(正交)。IQ路信號(hào)是一路是0°，另一路是90°的正交信號(hào)，IQ調(diào)制原理如圖1.所示：

圖1.IQ調(diào)制原理圖

I路和Q路分別輸入兩個(gè)數(shù)據(jù)a,b, I路信號(hào)與cos(ωt)相乘，Q路信號(hào)與sin(ωt)相乘，之后再疊加在一起(Q路通常會(huì)乘-1)，輸出信號(hào)為s(t)。這個(gè)過(guò)程叫做IQ調(diào)制。在復(fù)數(shù)域用 a+jb 表示輸入信號(hào)，輸入信號(hào)與 cos(ωt)+jsin(ωt)想乘后得到的實(shí)部即為輸出信號(hào)，如圖2所示

圖2.復(fù)數(shù)域內(nèi)的IQ調(diào)制原理圖

IQ解調(diào)原理如圖3所示，

3.IQ調(diào)制與解調(diào)原理圖

下面我們分別計(jì)算解調(diào)后的I路和Q路輸入，假設(shè)傳輸信道不受噪聲影響。I路和Q路調(diào)制出來(lái)的信號(hào)為：

濾波器將高頻部分過(guò)濾到，得到輸入的a和b信號(hào)。在復(fù)數(shù)域的解調(diào)關(guān)系與此一致，如圖4所示。

4.復(fù)數(shù)域的IQ調(diào)制與解調(diào)原理圖

2 數(shù)字調(diào)制技術(shù)

在模擬信號(hào)的調(diào)制過(guò)程中，我們將基帶信號(hào)頻譜搬移到射頻載波上的過(guò)程稱之為調(diào)制技術(shù)。在數(shù)字通信技術(shù)中，調(diào)制的內(nèi)涵在逐漸的擴(kuò)大，從信息比特映射到基帶信號(hào)的過(guò)程也被稱之為調(diào)制。所以數(shù)字通信調(diào)制可以理解為一種映射關(guān)系，如下圖5所示：

圖5. 數(shù)字調(diào)制過(guò)程

數(shù)字信號(hào)bk首先映射成符號(hào)Ik，在形成基帶信號(hào)s(t)，其中脈沖形成起到基帶濾波和控制帶外側(cè)漏的作用。每個(gè)符號(hào)通過(guò)脈沖形成產(chǎn)生一個(gè)波形，把所有的波形按照時(shí)間順序累加起來(lái)就得到了基帶信號(hào)s(t)。數(shù)字調(diào)制主要任務(wù)是研究如何把比特 bk 映射到符號(hào) Ik。數(shù)字調(diào)制的基本方法包括調(diào)幅，調(diào)相和調(diào)頻：

• 調(diào)幅：幅移鍵控，Amplitude Shift Keying (ASK)

• 調(diào)相：相移鍵控，Phase Shift Keying(PSK)

• 調(diào)頻：頻移鍵控，F(xiàn)requency Shift Keying(FSK)

圖6~8給出了幾種調(diào)制方式的星座圖，在星座圖中，我們分別將輸入的比特映射為幅值和相位的關(guān)系圖。

圖6.幅移鍵控（2ASK, 4ASK）

圖7.相移鍵控星座圖(BPSK,QPSK,8PSK)

圖8.QAM星座圖(4QAM,16QAM)

在第一節(jié)中，我們介紹了IQ調(diào)制，現(xiàn)在我們演示如何使用IQ調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，以16QAM為例，第一象限的星座圖可以描述為圖9.

圖9.16QAM星座圖

根據(jù)IQ調(diào)制原理圖（如圖1所示），當(dāng)系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)為(0000)時(shí)，IQ調(diào)制輸出為：

其中s(t)的幅值和相位正好是16QAM星座圖，以I信道為橫坐標(biāo)軸，以Q信道為縱坐標(biāo)軸信號(hào)（0000）所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。依次類推我們可以得到如下的映射關(guān)系表

在QAM調(diào)制星座圖中，點(diǎn)的分布在復(fù)平面的一定范圍內(nèi)。模相同的點(diǎn)相位不相同，相位相同的點(diǎn)模不同。

未完待續(xù)

2018/11/25