通信技术基础：调制与解调
一、调制概念及其重要性
在电子通信领域，调制是数据传输的基础过程。无论是自然界模拟的声音或音乐，还是数字比特流，都可以作为调制信号。在大多数现代通信系统中，数据以离散的幅度或相位的形式进行传输，从发送器可靠地传输到接收器。正交调制技术在5G及以下通信系统中被广泛应用。
二、调制原理与数学表示
调制的基本思想是通过调制信号控制射频（RF）载波的参数。在数学上，可以这样表达调制的原理：
其中，a(t)代表调幅（AM）项，θ(t)代表调相（PM）项，而fc是载波频率。这个信号的幅度受a(t)控制，相位则由θ(t)控制。
三、矢量表示法与I/Q分量
矢量表示法通过定义同相（I）和正交（Q）分量来方便地表示已调信号。这种表示方法利用了正弦和余弦函数之间的90度相位偏移。
四、正交调制系统实现
正交调制系统通常由正弦和余弦函数来实现对振荡器载波的调制。i(t)控制同相部分，而q(t)控制正交部分。将它们合并，即可得到所需的输出信号。这个系统可以使用模拟技术、数字技术，或二者的结合来实现。
五、调制类型与应用
正交调制可以应用于多种调制方案，但对于数字调制来说具有最大的价值。例如，矢量相位的数字调制被称为相移键控（PSK）。PSK有多种形式，如图示的4PSK和8PSK，它们使用不同的相位来产生调制状态。
正交幅度调制（QAM）同时使用幅度和相位来增加调制状态。例如，16QAM具有16种状态，每个调制矢量可以代表4位信息。
六、FM与PM的关系
尽管FM是一种历史悠久的调制技术，但仍然在广播和陆地移动无线电等应用中有所使用。实际上，通过相位调制（PM）可以实现对频率调制（FM）的模拟。通过提供适当的PM信号，正交调制器可以产生FM信号。
七、I/Q信号与通信系统
I/Q数字流的概念在电子通信系统中非常灵活且实用，已成为表示调制信号的事实上的标准。无论是传统调制类型如AM和FM，还是数字调制，都可以通过I/Q信号进行表示和处理。