正交幅度调制QAM

在数字信号系统中，QAM是我们常听到的一个名词。

概念解释：

正交幅度调制（QAM，Quadrature Amplitude Modulation）是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。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。这种调制方式因此而得名。

在QAM中，数据信号由相互正交的两个载波的幅度变化表示。

这个概念还是有些抽象，数学公式和电路图理解起来比较直接。

最终信号数学式（也就是最终出现在空中的波形）为： A cos(2πfct + φ)

根据三角函数计算公式cos(α + β) = cos(α)cos(β) – sin(α)sin(β)，

则: A cos(2πfct + φ) = I cos(2πfct) – Q sin(2πfct)

其中I = A cos(φ)，Q = A sin(φ).

来自安捷伦的调制电路实现

来自新型数字带通调制技术

信道编码

QAM是一种信道编码技术，描述的是信号怎么通过无线通道传输的。在5G通信技术中，也采用了QAM.

这个有别于信源编码。信源编码可以通过信道编码后通过无线传输。

可以认为信源编码是信道编码的内容。

信道编码，可能就是物理层了。而信源编码，属于应用层了。

常见的信源编码：

对于音频信号，我们常用的是PCM编码和MP3编码等。在移动通信系统中，以3G WCDMA为例，用的是AMR语音编码。

对于视频信号，常用的是MPEG-4编码（MP4），还有H.264、H.265编码。在政府企业常用的视频会议电话系统（也是通信系统的一种）中，现在普遍开始采用的，就是H.265编码。

相对与信源编码，信道编码要抽象的多了。

信道和信源

来自台部落

首先来看为什么要调制

调制与解调的意义[编辑]

調變是指可以将信号的频谱搬移到任意位置，从而有利于信号的传送，并且使频谱资源得到充分利用。例如，天线尺寸为信号的十分之一或更大些，信号才能有效的被辐射。^[1]然而，对于语音信号来说，相应的天线尺寸要在几十公里以上，但实际上不可能实现。因此，这時就需要调制过程将信号频谱搬移到较高的频率范围。如果不进行调制就把信号直接辐射出去，那么各电台所发出信号的频率就会相同。此外，调制作用的实质就是使相同频率范围的信号分别依托于不同频率的载波上，接收机就可以分离出所需的频率信号，不致互相干扰。这也是在同一信道中实现多路复用的基础。

16QAM调制解调步骤:

上图中各个点环节的数据波形

1.调制

(1).首先，一串二进制序列进入串/并变换中，进行4比特划分后再进行2比特划分成一组，按照奇数送同相路，偶数送入正交路。

(2).进入2/L电平变换，就是说二进制数变成4个十进制数，而4个十进制数是由自己的星座图设定的，即00,01,11,10分别对应于-3,-1,1,3。

(3).送入低通后滤除较小的抖动波。

(4.进入相乘器，载波cosωct与同相路波SI(t)相乘变为SI(t) cosωct, 载波cosωct经过相位移动90°与正交路波SQ(t)相乘变为-SQ(t) sinωct。

(5).两路波形经过相乘器后，进行相加，变为SI(t)cosωct- SQ(t)sinωct。

2.解调

(1).经过调制后的波形再分别与相乘器相乘，通过载波cosωct和载波cosωct经过相位移动90°后各自提取出同相分量和正交分量。公式分别为：yI(t)=y(t)coswct=SI(t)/2+1/2×(SI(t)cos2ωct- SQ(t)sin2ωct)；yQ(t)=y(t) (-sinωct) = SQ(t)/2 -1/2×(SI(t) sin2ωct+SQ(t) cos2ωct)。

(2)进入低通形成包络波形。

(3)再进入采样判决器，选取采样点形成原始的二进制矩形波形。

(4)最后进入串/并变换，按照原先的奇偶原则形成完成的原始二进制信号。

来自电子工程世界

术语：

关于信号调制的基本概念（基带调制vs射频调制）

– 调制信号=原始信息，就是需要传输的信号，模拟调制时代典型是一段语音，数字调制时代通常是一串编码后的比特流。

– 载波信号，通常是高频信号（理论上是一个单音信号，要求非常纯净），因为高频信号有易于传播，衰减较小的特质。

– 调制的“对象”是载波信号的幅度、频率，相位，或者这三者的混合。

– 基带信号，就是载波频率为0的时候的已调制信号。

– 射频信号，就是载波频率为对应的高频信号的时候的已调制信号。

模拟调频

模拟调频分调幅AM，调频FM和调相。调相和调频其实一回事。

其中FM更复杂，干扰更小。

FM调频的两个电路

直接调频

可通过变容二极管，三极管实现。

变容二极管

变容三极管，

调频原理

　　载波信号可以用LC、RC或多谐振荡器产生，只要让决定其频率的某个参数随调制信号变化，就可实现调频。

　　图3是通过改变多谐振荡器中的电容实现调频的例子。靠稳压管 $V s 将输出电压 u o 稳定在\pm U r 。若输出电压为 U r,则其通过R+ R p ，向电容C充电，当电容C上充电电压 u c >F U r 时(其中F= R 4 ／(R 3 + R 4))，N的状态翻转，使 u o = - U r 。 - U r 通过R+ R p 对电容C反向充电，当电容C上充电电压 u c <-F U r 时，N再次翻转，使 u c =- U r 。这样就构成一个在\pm U r 间来回振荡的多谐振荡器，其振荡频率f=1／ T 0 ，由充电回路的时间常数(R+ R p)C决定。可以用一个电容传感器的电容作为图中的C，这样就可使振荡器的频率得到调制。 R p 用来调整调频信号的中心频率。也可用一个电阻式传感器的电阻作尺，振荡器的频率随被测量的变化得到调制。$