图文讲解5G调制，特别通俗易懂！
时间：2021-01-20 09:13:00
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[导读]大家好，今天我们来聊聊调制。说到调制，我想很多同学马上会联想到这些关键词：BPSK、QPSK、调幅、调相、QAM、星座图……
大家好，今天我们来聊聊调制。说到调制，我想很多同学马上会联想到这些关键词：BPSK、QPSK、调幅、调相、QAM、星座图……
调制是做什么用的呢?
实际上，通信系统和这个模型类似。上面的出行模型，是把人从出发点运输到目的地。而通信系统，是把数据信号从发送端传输到接收端。我们进行以下转换：
就可以类比出一个简单的通信模型： 看出来了吧？“调制”，就像为信号找一个交通工具，让它载着信息穿过信道到达目的地。 我们知道，在无线信道中，信号是以电磁波的形式传递的。那么，电磁波怎么来传递信息呢? 我们先来举一个“用水果传递信息”例子。 例如，我们要传递0和1，可以让苹果代表0，香蕉代表1。 我们发送给接收端，接收方收到后一看是苹果就知道是发送的是0，一收到香蕉，就知道发送的是1。 换一种方式，如果只能用苹果来传递信息呢? 我们约定让红苹果代表0，绿苹果代表1。 接收方一看是红苹果，就知道是发送的是0。收到绿苹果，就知道发送的是1。 再换一种方式。如果只有红苹果，怎么传递信息呢? 我们可以用大的红苹果来代表0，小的红苹果代表1。一看是大红苹果，就知道是发送的是0。收到小红苹果，就知道发送的是1。 在这个过程中，我们其实用的是水果的种类、颜色、大小这3个特征来传递信息的。 类似的，电磁波可以用正弦波来描述。一个正弦波也有3大特征，幅度，相位，频率。我们可以利用电磁波的这3大特征来传递信息。 下面的公式(1)，描述了一个正弦波信号： 所谓调幅、调频、调相，就是下图的样子： 看出来了没?0和1，被“调”进了不同的电磁波波形之中。 5G速度那么快，它是怎么调制的呢? 在3GPP协议(TS 38.201)中，定义了5G支持的调制方式如下： 按照使用的载波的特征的不同，5G采用的调制方式可以分为两大类： 载波的相位变化，幅度不变化：π/2-BPSK, QPSK。这就是前面说的PSK(Phase-Shift keying相移键控)。 载波的相位和幅度都变化：16QAM, 64QAM，256QAM。这一类专业名词叫做QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)。星座图
各种调制方式之间的差异，还是不太容易理解。 想一想，为什么我们能很容易区分各种水果的不同?(什么是苹果，什么是香蕉，什么是红苹果，什么是大苹果。) 这是因为我们见过实物，看到过不同状态的水果。 那么，我们能不能把调制方式也用图表示起来呢? 可以。为了直观的表示各种调制方式，我们引入一种叫做星座图的工具。星座图中的点，可以指示调制信号的幅度和相位的可能状态。
调制和解调原理
我们再简单讲一下调制和解调的原理。 5G的各种调制方式，都可以使用IQ调制解调来实现。 我们从公式1出发，进行各种神奇的公式转换。 将公式2画成框图，这个就是IQ调制： 解调是把接收到的调制信号提取出来的过程，调制信号经过解调转换为原始的信号。解调的过程可以通过下面的公式来解释。 通过公式3可以看到，接收信号在乘以对应相位的载波后，进行积分，可以得到原始的信号，将公式3画成框图，这个就是IQ解调。 将2个框图结合起来，我们下面给出IQ调制和解调的框图。 IQ调制可以用复数的形式进行理解。调制的公式描述： 解调的公式描述：
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