无线通信——调制与编码

基础概念

载波：是一个特定频率的无线电波，载波需要被调制才能传输有效信号，如433M，900M，2.4G，5G等指的就是载波的频率

码片：一个载波周期对应一个码片，码片速率即为载波频率

符号（Symbol）：数字信号被传递的最小单元，一个符号的信息量取决于编码方式，如二级制（0,1），四进制(00,01,10,11)等

扩频因子(SF)：每个符号被转化成的码片数目叫做扩频因子，对于一种确定的制式，码片速率是不变的，所以扩频因子大的信道对应着低的速率，扩频因子小的信道码对应着高的速率

        举例：某信号载波100MHz，则码片速率为100Mcps（chip per-second)，若扩频因子为10，则波特率只有10Mbps，若使用二级制编码，对应实时传输速率只有1.25Byte/s。

 星座图：无线电在发送数据时候，并非一个一个bit发送，而是一个一个符号发送，星座图则体现了不同编码情况下符号的可能取值

IQ调制

    IQ调制又称同相正交信号，I为in-phase(同相)，Q为quadrature(正交)，IQ调制的调制流程为：

        IQ调制在坐标系的表示方法为：

         信号的调制方式有幅度调制(ASK)，频率调试(FSK)和相位调制(PSK)，调制公式为：

        我们也可以采取两者的结合来传输调制信号，一般采用的是幅度和相位结合的方式，其中使用较为广泛的技术是正交幅度调制(MQAM)。

   

BPSK、QPSK、8PSK

        三者都为数字调制方式——相移键控，移相键控分为绝对移相和相对移相两种。绝对移相的主要缺点是容易产生相位模糊，而相对相移，其接收设备比较简单，且能避免相位模糊现象的发生，所以应用更为广泛。BPSK较QPSK和8PSK抗噪音较强但传送效率差。

        BPSK，二相相移键控，一个符号代表1bit，用两个相位表示0和1,相位图如下：

        QPSK：四相相移键控，一个符号代表2bit；用四个相位表示分别为“00”、“01”、“10”和“11”；采用QPSK 调制方式，同时保证了信号传输的效率和误码性能。一般的QPSK的实施，也表明高阶PSK的实施。星座图如下：

        8PSK：八相相移键控，一个符号代表3bit；用八个相位表示分别为“000”、“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”和“111”；星座图如下：

8QAM、16QAM、32QAM、64QAM 

         QAM 正交振幅调制：幅度、相位联合调制的技术，利用了载波的幅度和相位来传递信息比特，在最小距离相同的条件下，QAM星座图中可以容纳更多的星座点，即可实现更高的频带利用率，目前QAM星座点最高已可达256QAM。

        对于PSK调制，星座图中的点都位于单位圆上，模相同，相位不同。而QAM调制星座图中的点不再位于单位圆上，而是分布在复平面的一定范围内。星座图中点的分布是有讲究的，不同的分布和映射关系对应的调制方案的误码性能是不一样的。各点如果模相同，则相位必不相同，如果相位相同则模必不相同。

        星座点个数越多，频谱利用率越高，单位时间传输的信息量越大，QAM的阶数越多，星座点个数就越多，星座点之间的距离越近，差错率越高。

        8QAM：一个符号代表3bit；星座图如下：

16QAM：一个符号代表4bit；星座图如下：

32QAM：一个符号代表5bit；星座图如下：

64QAM：一个符号代表6bit；星座图如下： 

参考链接：

关于星座图的一些理解与整理 - 知乎

区分BPSK、QPSK、8PSK和区分8QAM、16QAM、32QAM、64QAM_刘永瑞的博客-CSDN博客_bpsk和qpsk的区别

 各种数字调制解调的波形_gtkknd的专栏-CSDN博客_调制解调波形