https://www.zhihu.com/question/23115645/answer/23643674

拿来主义：

介绍了关于基带、调制、带宽等无线通信的概念。

1. 为什么要有调制？
因为实际要传输的信号通过的是模拟信道，想要将发送端的信号从一边传到另一边，发送的信号必须具有适合相应信道的物理形式（囧，好拗口）。比如说我想通过一个电话网络发一段数字信号，
但是由于电缆自身构造的问题，频率太高的信号衰减得很快，那么我就要控制发送端的波形，让它在频谱图上的宽度不至于太宽以至衰减太快。就像下面这样。

<img src="https://pic3.zhimg.com/ac489d4255c7273a0f1fff672ee51936_b.jpg" data-rawwidth="788" data-rawheight="492" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="788" data-original="https://pic3.zhimg.com/ac489d4255c7273a0f1fff672ee51936_r.jpg">横轴是频率f，红线往右表示对高频有很大的衰减。那么作为发送端，就要控制信号的形式，使其尽量不超过红线。

横轴是频率f，红线往右表示对高频有很大的衰减。那么作为发送端，就要控制信号的形式，使其尽量不超过红线。

2. 基带信号。
什么是基带信号？ 假设我的通信系统用的是电话线，那么传输的信号就是基带信号，因为频率很低，基本上集中在零频。下图是一段基带信号。
<img src="https://pic2.zhimg.com/ab51fe51a093705e6bb55c818978c371_b.jpg" data-rawwidth="437" data-rawheight="91" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="437" data-original="https://pic2.zhimg.com/ab51fe51a093705e6bb55c818978c371_r.jpg">
然后做一个Fourier Transform，频谱大概是下面这个样子。
<img src="https://pic3.zhimg.com/6557be71be78f0e31629cabac4fbb65e_b.jpg" data-rawwidth="366" data-rawheight="158" class="content_image" width="366">当然，具体在频谱上呈现什么样子取决于基带信号选择什么波形。一般来说，信号在频率轴上面占的宽度和在时间轴上每个脉冲波的时长成反比。所以，不同的调制模式会导致信号占用不同的带宽。BPSK在一个时隙里能传一个信号，QPSK在一个时隙能传两个信号，16QAM在一个时隙能传4个信号（大概是4个，记得不太清楚）。然后导致16QAM占用的带宽高于QPSK，QPSK高于BPSK。

当然，具体在频谱上呈现什么样子取决于基带信号选择什么波形。一般来说，信号在频率轴上面占的宽度和在时间轴上每个脉冲波的时长成反比。所以，不同的调制模式会导致信号占用不同的带宽。BPSK在一个时隙里能传一个信号，QPSK在一个时隙能传两个信号，16QAM在一个时隙能传4个信号（大概是4个，记得不太清楚）。然后导致16QAM占用的带宽高于QPSK，QPSK高于BPSK。

3. 载波。
为什么要有载波？
如果你用的是电话线这样的有线传输信道，基本上就没载波什么事了，这条电缆上的频谱都是你的，想怎么用就怎么用。但是！如果用的是无线信道，那载波就很有必要。因为无线频谱是公共的，谁都可以在上面传输，如果不加任何限制的话，你传这个信号我传那个信号，大家相互干扰然后最后结果就是谁都别想有好的接收信号。所以政府会规定哪一段信号可以用来干什么，比如说GSM只能在900MHz上面的某一段传输，3G下面WCDMA用1.8GHz上面5MHz。但是基带信号基本只集中在0Hz附近，怎么弄到900MHz或者1.8GHz呢？这个时候就要用到载波了。载波自身不具有任何信号，它只是信号的搬运工。就像下图。
<img src="https://pic1.zhimg.com/673261c66a57ed411e6aaf0ad2f455f8_b.jpg" data-rawwidth="411" data-rawheight="114" class="content_image" width="411">一般来说，加载波就是对原信号乘以一个$\cos(2 \pi f t)$。注意一下，不同的调制模式决定的是占用的带宽，所谓WCDMA的5Mhz，TD-SCDMA的1.6Mhz，LTE的1.4-20Mhz，802.11的20-160Mhz 指的是上面这幅图里那个信号的宽度有多大。而载波决定的是频率中心点，就是上图中那个波形的中心位于频率轴的哪个地方。

一般来说，加载波就是对原信号乘以一个$\cos(2 \pi f t)$。注意一下，不同的调制模式决定的是占用的带宽，所谓WCDMA的5Mhz，TD-SCDMA的1.6Mhz，LTE的1.4-20Mhz，802.11的20-160Mhz 指的是上面这幅图里那个信号的宽度有多大。而载波决定的是频率中心点，就是上图中那个波形的中心位于频率轴的哪个地方。

最后，一语以蔽之，无线信号刚从发送端的天线出来的时候，会具有这样的数学表达式：
<img src="https://pic4.zhimg.com/8d694de1e129011cd20863ffe3e8a6ab_b.jpg" data-rawwidth="332" data-rawheight="72" class="content_image" width="332">$a_n$是真正有意义的信号，也就是0101之类的东西；T是每个波形占用的时隙，就是每个波形会持续多长时间，然后p(t-nT)取决于调制的模式，不同的调制模式会导致p(t)有不同的表达式；最后$\cos(2 \pi f t)$就是载波了，f 决定了你要把这个信号搬到频谱轴上的哪个地方。

$a_n$是真正有意义的信号，也就是0101之类的东西；T是每个波形占用的时隙，就是每个波形会持续多长时间，然后p(t-nT)取决于调制的模式，不同的调制模式会导致p(t)有不同的表达式；最后$\cos(2 \pi f t)$就是载波了，f 决定了你要把这个信号搬到频谱轴上的哪个地方。

最最后提一下，其实调制的定义很模糊，你可以说把信号变成合适的波形是调制，加载波是另外的事情；也可以说把信号变成合适的波形和加载波是一个东西。反正最终只要能通过一定的方法把信号从一端发出去，再在另一端收回来，就完成了调制解调啦。