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代手機的外觀已經不再顯示天線呢？[敏感詞]我們一起看一下與天線長度有關的因素有哪些？

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在使用未經過調制的低發射頻率（3 kHz）時需要10000米，通過調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。

通過調制技術可以提高發射信號的頻率，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，這件事調制技術是功不可沒的。

其實，調制技術在日常生活中早有廣泛的應用，例如：聽廣播、看電視、打電話、發微信等通訊場合都需要調制技術。

那到底什么是調制技術呢？

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

2. 經過傳輸到達目的地（接收端），乘客下飛機，即對應接收端把消息信號從已調信號中卸載下來，即解調過程。解調是調制的逆過程，從已調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制技術的定義呢？到底什么是“高階調制”？

定義：調制技術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，實現信道的多路復用，提高信道利用率

• 擴展信號帶寬，提高系統抗干擾能力

• 實現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

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

數字調制：把數字調制為模擬信號。通過調制模擬載波信號的3個參數（幅度、頻移、相移）來標識數字數據。

[敏感詞]我們一起了解一下在3G/4G/5G通訊中應用最為廣泛的數字調制技術QAM。

QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調制）是一種在兩個正交載波上進行幅度相位調制的調制方式。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的變化傳輸信息。

QAM發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，文檔君先賣個關子，后面詳細介紹喔~），星座圖上每一個星座點對應發射信號集中的一個信號。星座點經常采用水平和垂直方向等間距的正方網格配置，當然也有其他的配置方式。

數字通信中數據常采用二進制數表示，這種情況下星座點的個數是2的冪。常見的QAM形式有16QAM、64QAM、256QAM以及1024QAM等。一個調制符號分別可以傳送4、6、8、10比特的信息。

星座點數越多，每個符號能傳輸的信息量就越大。但是，如果在星座圖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。

• 幅度調制：通過改變載波的振幅來區分0和1。

• 相位調制：通過改變載波的相位來區分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，每個符號都有相應的相位和幅度值。

以16QAM為例，通過QAM調制可得到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制技術：QPSK和QAM調制！

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整并疊加，最終得到相位和幅度都調制過的信號。這兩個載波通常被稱為I信號，另一個被稱為Q信號，所以這種調制方式也被稱為IQ調制。

在數字信號調制中，星座圖通常用于表示QAM調制二維圖形。星座圖相對于IQ調制而言，將數據調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整。該點到原點的距離A就是調制后的幅度，夾角φ就是調制后的相位。

256QAM，256是2的8次方，每個符號能傳輸8bit的數據。

1024QAM，1024是2的10次方，每個符號能傳輸10bit的數據。

因此，作為比256QAM更高階的1024QAM，數據傳輸的峰值速率進一步提高25%。

噪聲與干擾對QAM的影響

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

發送一個符號所需的載波頻寬是固定的，發送時長也是一定的。較高階次意味著符號之間差異越小，對接收器件和環境要求也更高。在惡劣環境下，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制模式。


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