圖文講解5G調(diào)制，特別通俗易懂！
[導(dǎo)讀]大家好，今天我們來(lái)聊聊調(diào)制。說(shuō)到調(diào)制，我想很多同學(xué)馬上會(huì)聯(lián)想到這些關(guān)鍵詞：BPSK、QPSK、調(diào)幅、調(diào)相、QAM、星座圖……
大家好，今天我們來(lái)聊聊調(diào)制。說(shuō)到調(diào)制，我想很多同學(xué)馬上會(huì)聯(lián)想到這些關(guān)鍵詞：BPSK、QPSK、調(diào)幅、調(diào)相、QAM、星座圖……
調(diào)制是做什么用的呢?
實(shí)際上，通信系統(tǒng)和這個(gè)模型類似。上面的出行模型，是把人從出發(fā)點(diǎn)運(yùn)輸?shù)侥康牡?。而通信系統(tǒng)，是把數(shù)據(jù)信號(hào)從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩恕Ｎ覀冞M(jìn)行以下轉(zhuǎn)換：
就可以類比出一個(gè)簡(jiǎn)單的通信模型： 看出來(lái)了吧？“調(diào)制”，就像為信號(hào)找一個(gè)交通工具，讓它載著信息穿過(guò)信道到達(dá)目的地。 我們知道，在無(wú)線信道中，信號(hào)是以電磁波的形式傳遞的。那么，電磁波怎么來(lái)傳遞信息呢? 我們先來(lái)舉一個(gè)“用水果傳遞信息”例子。 例如，我們要傳遞0和1，可以讓蘋(píng)果代表0，香蕉代表1。 我們發(fā)送給接收端，接收方收到后一看是蘋(píng)果就知道是發(fā)送的是0，一收到香蕉，就知道發(fā)送的是1。 換一種方式，如果只能用蘋(píng)果來(lái)傳遞信息呢? 我們約定讓紅蘋(píng)果代表0，綠蘋(píng)果代表1。 接收方一看是紅蘋(píng)果，就知道是發(fā)送的是0。收到綠蘋(píng)果，就知道發(fā)送的是1。 再換一種方式。如果只有紅蘋(píng)果，怎么傳遞信息呢? 我們可以用大的紅蘋(píng)果來(lái)代表0，小的紅蘋(píng)果代表1。一看是大紅蘋(píng)果，就知道是發(fā)送的是0。收到小紅蘋(píng)果，就知道發(fā)送的是1。 在這個(gè)過(guò)程中，我們其實(shí)用的是水果的種類、顏色、大小這3個(gè)特征來(lái)傳遞信息的。 類似的，電磁波可以用正弦波來(lái)描述。一個(gè)正弦波也有3大特征，幅度，相位，頻率。我們可以利用電磁波的這3大特征來(lái)傳遞信息。 下面的公式(1)，描述了一個(gè)正弦波信號(hào)： 所謂調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相，就是下圖的樣子： 看出來(lái)了沒(méi)?0和1，被“調(diào)”進(jìn)了不同的電磁波波形之中。 5G速度那么快，它是怎么調(diào)制的呢? 在3GPP協(xié)議(TS 38.201)中，定義了5G支持的調(diào)制方式如下： 按照使用的載波的特征的不同，5G采用的調(diào)制方式可以分為兩大類： 載波的相位變化，幅度不變化：π/2-BPSK, QPSK。這就是前面說(shuō)的PSK(Phase-Shift keying相移鍵控)。 載波的相位和幅度都變化：16QAM, 64QAM，256QAM。這一類專業(yè)名詞叫做QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅調(diào)制)。星座圖
各種調(diào)制方式之間的差異，還是不太容易理解。 想一想，為什么我們能很容易區(qū)分各種水果的不同?(什么是蘋(píng)果，什么是香蕉，什么是紅蘋(píng)果，什么是大蘋(píng)果。) 這是因?yàn)槲覀円?jiàn)過(guò)實(shí)物，看到過(guò)不同狀態(tài)的水果。 那么，我們能不能把調(diào)制方式也用圖表示起來(lái)呢? 可以。為了直觀的表示各種調(diào)制方式，我們引入一種叫做星座圖的工具。星座圖中的點(diǎn)，可以指示調(diào)制信號(hào)的幅度和相位的可能狀態(tài)。
調(diào)制和解調(diào)原理
我們?cè)俸?jiǎn)單講一下調(diào)制和解調(diào)的原理。 5G的各種調(diào)制方式，都可以使用IQ調(diào)制解調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 我們從公式1出發(fā)，進(jìn)行各種神奇的公式轉(zhuǎn)換。 將公式2畫(huà)成框圖，這個(gè)就是IQ調(diào)制： 解調(diào)是把接收到的調(diào)制信號(hào)提取出來(lái)的過(guò)程，調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)轉(zhuǎn)換為原始的信號(hào)。解調(diào)的過(guò)程可以通過(guò)下面的公式來(lái)解釋。 通過(guò)公式3可以看到，接收信號(hào)在乘以對(duì)應(yīng)相位的載波后，進(jìn)行積分，可以得到原始的信號(hào)，將公式3畫(huà)成框圖，這個(gè)就是IQ解調(diào)。 將2個(gè)框圖結(jié)合起來(lái)，我們下面給出IQ調(diào)制和解調(diào)的框圖。 IQ調(diào)制可以用復(fù)數(shù)的形式進(jìn)行理解。調(diào)制的公式描述： 解調(diào)的公式描述：
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