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中可以计算出无线通信时，手机天线长度 h 在使用未经过调制的低发射频率（3 kHz）时需要 10000 米，通过调制把频率低的信号搬到高频上去（例如 900 MHz），手机天线可以缩小到几厘米。

  通过调制技术能提高发射信号的频率，由此减少手机终端中接收天线的长度，目前手机中的天线都可以内置到手机中，外观更美观，携带更方便。所以我们的手机终端不用再背着长长的接收天线，这件事调制技术是功不可没的。

  其实，调制技术在日常生活中早有广泛的应用，例如：听广播、看电视、打电话、发微信等通讯场合都需要调制技术。

  调制技术如同给电波插上了翅膀，下面通过一个乘坐飞机出门远行的例子来了解调制技术（调制和解调制）的过程。

  乘客上飞机并选择坐在某个座位上，即对应把消息信号承载在载波的某个参量上（例如幅度、相位），这样的一个过程就是调制。载有消息信号的载波称为已调信号。

  经过传输抵达目的地（接收端），乘客下飞机，即对应接收端把消息信号从已调信号中卸载下来，即解调过程。解调是调制的逆过程，从已调信号中恢复消息信号。

  定义：调制技术就是对信号源的信息做处理，使其适合传输形式的过程。其目的是使所传送的信息能更好地适应信道特性，以达到最有效和最可靠地传输。即有效地利用频带资源，提高通信系统性能。

  应用如此广泛的调制技术按调制信号的类型分：模拟调制（例如电话网、有线电视网）、数字调制。数字调制相比模拟调制有更好的抗干扰性能、更强的抗信道损耗、更好的安全性、数字传输系统中能够正常的使用差错控制技术，支持负载信号条件和处理技术。

  模拟信号会更容易受到噪声和失真的影响，这些影响可能会改变信号的特性，因此模拟调制通常用于通讯质量发展要求不高的场合。

  数字信号能够最终靠各种算法做处理和纠正，以确保传输的精确性和可靠性。因此数字信号更容易被保护和复制，可以在有限的信道条件下，尽量提高频谱资源利用率。

  数字调制相比模拟调制有很多优点，应用更广泛，下面我们主要看看数字调制吧。

  数字调制：把数字调制为模拟信号。通过调制模拟载波信号的 3 个参数（幅度、频移、相移）来标识数字数据。

  因为有些时候我们应该长距离传输，在进行长距离远距离传输的时候使用模拟信号传输成本比较低，那么当我们应该长距离传输使用模拟信号的时候，数字数据在传输的时候就要调制为模拟信号。

  模拟信号的相位调制和数字信号的 PSK 可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交调幅。由此，模拟信号相位调制和数字信号的 PSK 也可以被认为是 QAM 的特例。

  下面我们一起了解一下在 3G / 4G / 5G 通讯中应用最为广泛的数字调制技术 QAM。

  QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交调幅）是一种在两个正交载波上进行幅度相位调制的调制方式。这两个载波通常是相位差为 90 度（π/2）的正弦波，因此被称作正交载波。QAM 是通过载波某些参数的变化传输信息。

  QAM 发射的信号集可以用星座图方便地表示（这里的星座图可不是天上十二星座的星座图喔，文档君先卖个关子，后面详细的介绍喔~），星座图上每一个星座点对应发射信号集中的一个信号。星座点常常采取水平和垂直方向等间距的正方网格配置，当然也有其他的配置方式。

  数字通信中数据常采用二进制数表示，这样的一种情况下星座点的个数是 2 的幂。常见的 QAM 形式有 16QAM、64QAM、256QAM 以及 1024QAM 等。一个调制符号分别可以传送 4、6、8、10 比特的信息。

  星座点数越多，每个符号能传输的信息量就越大。但是，如果在星座图的平均能量保持不变的情况下增加星座点，会使星座点之间的距离变小，进而导致误码率上升。因此高阶星座图的可靠性比低阶要差。

  2QAM 和 4QAM 其实就是二进制相移键控（BPSK）和正交相移键控（QPSK），而 8QAM 则有将单数位的位分到两个载波上的问题，8PSK 要容易得多，因此 8QAM 很少被使用。

  各种调制单个波形可以传输的信息量不同，比如 BPSK 单次调制可以传输 21=2 个二进制符号，8PSK 可以传输 23=8 个二进制符号，这里的 8 叫做调制的阶数。4 阶以上调制，称为高阶调制。高阶调制是相对于低阶调制而言的。

  QAM 在用于数字信号调制时，与普通调幅和相位调制相比能得到更高的速率。因为调幅和相位调制仅有 2 种符号（symbol）来区分 0 或 1。

  相位调制：通过改变载波的相位来区分 0 和 1。例如我们常见的 BPSK，就是使用 0° 和 180° 共 2 个相位表示 0 和 1，即 2 种符号；QPSK 则是使用 0°、90°、180° 和 270° 共 4 个相位，能够表示 00、01、10 和 11 共 4 种符号，传递 2 bit 的信息。其实 QPSK 就是一种特殊的 QAM，即 4QAM。

  以 16QAM 为例，通过 QAM 调制可得到 16 个不同的波形，分别代表 0000，0001..... 这也代表着一共有 16 种符号，一个符号可以传递 4 bit 信息。

  QAM 是将信号加载到 2 个正交的载波上（通常是正弦和余弦），通过对这两个载波幅度调整并叠加，最终得到相位和幅度都调制过的信号。这两个载波通常被称为 I 信号，另一个被称为 Q 信号，所以这种调制方式也被称为 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，这一些信息包含了信号的幅度信息和相位信息。

  星座图上的每一个点，都表示一个符号。该点 I 轴和 Q 轴的分量分别代表着正交的载波上的幅度调整。该点到原点的距离 A 就是调制后的幅度，夹角 φ 就是调制后的相位。

  因此，作为比 256QAM 更高阶的 1024QAM，数据传输的峰值速率进一步提升 25%。

  尽管较高阶的调制方式速率能够为无线电通信系统提供更快的数据速率和更高水平的频谱效率，但这是有代价的。较高阶的调制方案对噪声和干扰的适应性要差得多。

  因为发送一个符号所用的载波频宽是固定的，发送时长也是一定的，较高阶意味着两个符号之间差异就越小。这不仅对接收双方的器件要求很高，而且对环境的要求也很高。也就是说，如果环境过于恶劣，终端将没办法使用高阶的 QAM 模式通信，只可以使用较低阶次的调制模式。

  通过今天的讲解，大家对调制技术应该有了大致的了解了吧。如果对 QAM 还希望能有进一步的深入，记得在评论区告诉文档君哦。

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