你还记得头上有长天线的手机吗？
你有没有想过为什么现在的手机在外观上看不到天线？
我们来看看天线长度的相关因素。
频率与波长之间的转换公式:
波长(λ) = 300，000公里(摄氏度)/频率(华氏度)
天线长度h与频率f成反比，与波长λ成正比。频率越高，波长越短。
从上面的天线长度公式可以计算出，使用未调制的低发射频率(3 kHz)时，手机的天线长度H需要10,000m，通过调制将低频信号移到高频(例如900 MHz)，可以将手机天线缩小到几厘米。
调制技术可以提高发射信号的频率，从而减少手机终端中接收天线的长度。目前手机中的天线可以内置到手机中，外观更美观，携带更方便。所以我们的手机终端不再需要携带很长的接收天线，调制技术是必不可少的。
实际上，调制技术已经广泛应用于日常生活中，比如听广播、看电视、打电话、发微信等通信场合。
那到底什么是调制技术呢？那么调制技术到底是什么？
调制技术就像给无线电波插上了翅膀。我们通过一个坐飞机出门的例子来了解一下调制技术(调制解调)的流程。
这里我们把乘客比作信息信号，把飞机比作载波。
当乘客上了飞机，选择坐在某个座位上，也就是在载体的某个参数(如幅度、相位)上承载了消息信号。这个过程就是调制。携带信息信号的载波被称为调制信号。
传输到目的地(接收端)后，乘客下机，即对应的接收端从调制信号中卸载报文信号，即解调过程。解调是调制的逆过程，从调制信号中恢复消息信号。
通过上面的类比，我们是否可以更容易理解调制技术的定义？
定义:调制技术是对信号源的信息进行处理，使之适合传输形式的过程。其目的是使传输的信息更好地适应信道特性，从而实现最有效、最可靠的传输。也就是说，频带资源被有效地利用来提高通信系统的性能。
调制技术有许多应用，例如:
匹配信道特性、减小天线尺寸和提高辐射效率。
频谱搬移可以实现信道复用，提高信道利用率。
扩展信号带宽，提高系统抗干扰能力。
实现带宽和信噪比(有效性和可靠性)的交换
.....还有很多，不一一列举了。
广泛使用的调制技术根据调制信号的类型进行分类:模拟调制(如电话网络和有线电视网络)和数字调制。与模拟调制相比，数字调制具有更好的抗干扰性能、更强的抗信道损耗和更好的安全性。差错控制技术可用于数字传输系统，以支持负载信号条件和处理技术。
模拟调制是用模拟信号调制载波；数字调制是用数字信号调制载波。
模拟信号和数字信号的区别在于它们传输的信息的形式。
模拟信号是一种连续信号，可以在无限小的时间内测量。
数字信号是以离散形式传输的，它的值只能是离散的、有限的。
模拟信号更容易受到噪声和失真的影响，可能会改变信号的特性，所以在通信质量不高的场合一般采用模拟调制。
数字信号可以通过各种算法进行处理和校正，以确保传输的准确性和可靠性。因此，数字信号更容易被保护和复制，在有限的信道条件下尽可能提高频谱资源的利用率。
与模拟调制相比，数字调制有很多优点，应用也更广泛。我们主要看数字调制。
数字调制:将数字信号调制成模拟信号。数字数据是通过调制模拟载波信号的三个参数(幅度、频移和相移)来识别的。
为什么数字调制需要数字调制才是模拟信号？
因为有时候我们需要长距离传输，而使用模拟信号进行长距离传输的传输成本相对较低，那么当我们需要使用模拟信号进行长距离传输时，传输时就要将数字数据调制成模拟信号。
模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以认为是一种特殊的等幅只有相位变化的正交幅度调制。因此，模拟信号的相位调制和数字信号的PSK也可以被认为是QAM的特殊情况。
我们来看看QAM，3G/4G/5G通信中应用最广泛的数字调制技术。
QAM(正交幅度调制)是对两个正交载波进行幅度和相位调制的调制方法。这两个载波通常是相位差为90度(π/2)的正弦波，所以称为正交载波。QAM通过改变载波的某些参数来传递信息。
QAM发射的信号集可以方便地用一个星座图来表示(这里的星座图不是天上十二星座的星座图，请先卖文档，再详细介绍)，星座图上的每个星座点对应发射信号集中的一个信号。星座点往往排列成水平和垂直方向等间距的正方形网格，当然也有其他的配置。
在数字通信中，数据通常用二进制数表示。在这种情况下，星座点的数量是2的幂。常见的QAM形式有16QAM、64QAM、256QAM和1024QAM。一个调制符号可以分别传输4、6、8和10比特的信息。
星座点越多，每个符号能传输的信息就越多。但如果星座的平均能量不变，星座点之间的距离会变小，导致误码率增加。所以高阶星座的可靠性比低阶星座差。
2QAM和4QAM实际上是二进制相移键控(BPSK)和正交相移键控(QPSK)，而8QAM存在将一位数分成两个载波的问题。8PSK就简单多了，所以很少用8QAM。
各种调制的单个波形所能传输的信息量是不同的。例如，BPSK可以在单次调制中传输21=2个二进制符号，而8PSK可以传输23=8个二进制符号，其中8称为调制阶数。4阶以上的调制称为高阶调制。高阶调制是相对于低阶调制而言的。
QAM用于数字信号调制时，与普通的幅度调制和相位调制相比，可以获得更高的速率。因为调幅和调相只有两个符号来区分0或1。
调幅:通过改变载波的振幅来区分0和1。
相位调制:通过改变载波的相位来区分0和1。比如我们常见的BPSK，用0和180°相位来表示0和1，也就是两个符号；QPSK使用0、90、180、270四个相位，可以表示00、01、10、11四个符号，传输2位信息。实际上，QPSK是一种特殊的QAM，即4QAM。
另一方面，QAM有更多的符号，每个符号都有相应的相位和幅度值。
以16QAM为例，QAM调制可以得到16种不同的波形，分别代表0000，0001.....这也意味着有16个符号，一个符号可以传输4比特信息。
16QAM的原理图如下图所示。
QAM 是如何工作的呢？QAM是如何工作的？
QAM是将信号加载在两个正交的载波上(通常是正弦和余弦)，通过调整和叠加两个载波的幅度，最终得到相位和幅度都经过调制的信号。这两个载波通常称为I信号，另一个称为Q信号，所以这种调制方式也称为IQ调制。
在数字信号调制中，星座图通常用于表示 QAM 调制二维图形。星座图相对于 IQ 调制而言，将数据调制信息映射到极坐标中，这些信息包含了信号的幅度信息和相位信息。在数字信号调制中，星座图通常用来表示QAM调制的二维模式。与IQ调制相比，星座将数据调制信息映射到极坐标中，包含信号的幅度信息和相位信息。
星座图上的每个点代表一个符号。该点的I轴和Q轴分量分别表示正交载波上的幅度调整。该点到原点的距离a为调制幅度，夹角φ为调制相位。
星座上的点数决定了每个符号传输的比特数。例如:
256QAM，256是2的八次方，每个符号可以传输8比特的数据。
1024QAM，1024是2的10次方，每个符号可以传输10bit的数据。
因此，作为比256QAM更高阶的1024QAM，数据传输的峰值速率进一步增加了25%。
噪声与干扰对 QAM 的影响噪声和干扰对QAM的影响
虽然更高的调制速率可以为无线通信系统提供更快的数据速率和更高的频谱效率，但这是有代价的。高阶调制方案对噪声和干扰的适应性要差得多。
因为用于发送符号的载波带宽是固定的，并且传输时间也是固定的，所以高阶意味着两个符号之间的差异较小。这不仅需要接收端的设备，还需要环境。也就是说，如果环境太恶劣，终端将无法使用高阶QAM模式通信，只能使用低阶调制模式。
通过今天的讲解，你应该对调制技术有个大概的了解。如果想进一步深化QAM，记得在评论区告诉文档。
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