终于把QAM搞清楚了!!!

无线深海 2023-03-13 20:58


今天,为大家介绍这种调试方案——QAM调制。希望大家看完,能像标题一样说出这句话:终于把 QAM 搞清楚了!!!

什么是调制呢?

调制就是把信号形式转换成适合在信道中传输的一个过程。可分为基带调制和载波调制。我们这里所说的调制都是载波调制。

什么是载波调制呢?

就是把调制信号骑到载波上,方法就是用调制信号去控制载波的参数,使载波的一个参数或者几个参数按照调制信号的规律变化。

载波调制根据调制信号的类型,又可以分为模拟调制和数字调制。

如果调制信号是连续的模拟信号的话,这样的调制就是模拟调制。三种最基本的调制方式:AM,FM和PM都是模拟调制的一类。


通过这一个操作,就可以让信号搭上载波的快速列车,然后传输出去。经过调制的信号,称为已调信号,在接收端可以通过解调的方式把信号恢复出来。

调幅和调频都比较容易理解,一个是幅度的变化,一个是频率的变化。那怎么又多出来一个QAM呢?

AM既然是调幅,前面的那个Q是什么呢?Quadrature,正交的意思,QAM就是正交幅度调制。

在通信这个学科里面,正交是指这两个信号有90°的相位差。也就是在QAM里面,既有相位调制,又有幅度调制。

这一改还不得了,不仅有4QAM,8QAM,16QAM..... 甚至还有1024QAM。一下子就把调制的信息翻了好多倍,牛x的不得了了。

QAM的原理是什么呢?

我们从一个最简单的信号说起。

按照三角函数公式展开就是

这样就把信号s(t)展开成了两个相位相差90°的正交信号的和,这个两个正交信号分量就是 In-phase 信号和 Quadrature 信号,

这两个正交分量如下图所示,相位相差90°。


这两路正交信号呢,经过DA变换器之后,就来到了我们模拟通道,我们需要对这两个信号分别进行调制,让这两个信号都搭上射频载波的高速列车。

模拟部分对QAM的处理并不复杂,I /Q 信号可以共用一个频率源LO,然后通过混频器直接上变频即可,只是在Q通道,本振信号需要90°的相移,以匹配Q(t)正交特性。

以呢,对于QAM载波调制,从原理图上可以看出,我们仅需要分别对I(t)和Q(t)进行混频即可,然后合路成一路信号S(t)进入到射频通道的另一个环节。所以对于模拟信号的QAM调制,也就是这么个回事。

数字信号QAM调制

既然说到数字调制,那我们就简单复习一下数字调制的三种基本方式:振幅键控ASK,频移键控FSK和相移键控PSK。

振幅键控ASK,类似于模拟调制中的AM,即用01 高低电平来调制载波信号的振幅。

频移键控FSK,类似于模拟调制中的FM,即用01电平去调制载波信号的频率。

相移键控PSK,也就是用01电平去调制载波信号的相位。

下图给出了数字调制的三种基本调制的已调信号波形。

QAM正交幅度调制来到数字调制这里就活跃起来了,既然主信号分成了 I 、Q 两路信号,每个信号分量都有其各自的幅度和相位。那变化的花样可就多了。

什么16QAM,64QAM,256QAM,Wi-Fi7 现在玩到了4kQAM,即4096-QAM,牛叉的不要不要的。

为什么m-QAM这个m越大越牛叉呢?

在数字信号中,我们引入了一个比特 bit 的概念,这个比特就是比特币的比特,代号是B,好贵啊,1 比特币现在值15万元, OMG。

数字信号的BIT就是二进制数字中0和1的位,信息量的度量单位,为信息量的最小单位。二进制数的一位所包含的信息就是一比特,如二进制数0100就是4比特。

一个比特位里面可以含2个信息(0或者1),4比特就可以包含2^4 个信息。所以比特位越多,所能传输的信息量就越大。

所以从理论上来说,m-QAM中的m越大,所能传输的信息量就越大,传输速率也就越快。所以呢最新的Wi-Fi7标准直接干到了4k-QAM,一个信号包含12个bit位。

QAM是怎么实现的呢?
我们回到上文QAM的原理部分,继续刷数学公式。
上式中的I(t)和Q(t)信号的幅度提出来玩一下:
这两个正交分量的幅度AI 和AQ 又是一组正交的函数。我们可以取多个不同的A和Φ,来得到多组不同的I(t)和Q(t)信号,也就是可以完成主信号 S(t)的多种调制。
若A值取±A,Φ值取±90°,这就有四组不同的组合,也就是4-QAM调制,也就是QPSK。同理,通过A和Φ的不同组合,就可以得到16-QAM,甚至64-QAM,甚至更多。
为了更好的理解,我们引入了星座图的概念,下面这个动图,生动的展示了16-QAM调制的幅度和相位选值以及其对应的二进制码元:Amp 就是A的选值,Phase 就是上式中的相位Φ的选值。

每个点对应的波形图可以参考下图所示。
星座图比较直观地展示了m-QAM的信号矢量信息。更大的m,只需要更多的点来表示即可。下图给出了Wifi5 的256-QAM和wifi6的1024-QAM 星座图。
QAM信号是怎么产生的呢?
常用的方法有两种:正交调幅法和复合相移法。
以16-QAM调制为例,正交调幅法就是用两路独立的正交4ASK信号叠加,形成16QAM信号。
而复合相移法就是用两路独立的QPSK信号叠加,形成16QAM信号。下图中红圈上的四个点表示第一个QPSK的信号矢量的位置,在这四个位置上,可以叠加第二个QPSK矢量,下图蓝色圈上的四个点。
到这,对于QAM调制的基本原理,相信大家都有了一个初印象。那是不是就可以直接搞更大的QAM,不仅上4k,还有8k,不是QAM的m越大,无线通信系统的数据速率和频谱效率会越高吗?
然而,事情往往有两面性。QAM调制的m越大,对噪声和干扰的要求也就越高。
Wifi这种室内短距应用,噪声条件比较理想,更高阶的QAM还有发挥的空间,但是对于移动无线通信,室外噪声环境极其恶劣,更高阶的QAM,挑战极其大。所以现在的5G通信,256QAM是一个比较折中的调制方式。




无线深海 移动通信交流,无线通信发展趋势,最新动态,原创科普文章发表。
评论 (0)
  • 服务器应用环境与客户需求PCIe 5.0高速接口技术的成熟驱动着生成式AI与高效能运算等相关应用蓬勃发展。在随着企业对服务器性能的要求日益严苛,服务器更新换代的周期也持续加快。在此背景下,白牌与DIY(Do It Yourself)服务器市场迎来了新的发展契机,但同时也面临着更趋复杂的技术挑战。传统上,白牌与DIY服务器以其高度客制化与成本效益优势受到市场青睐。然而,随着PCIe 5.0等高速技术的导入,服务器系统的复杂度大幅提升,对组装技术与组件兼容性也就提出更高的要求。举个简单的例子来说,P
    百佳泰测试实验室 2025-03-06 17:00 165浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖2025年全国两会进行时,作为“十四五”规划收官之年,本届两会释放出坚定目标、稳中求进、以进促稳等信号。其中,企业家们的建议备受关注,关系到民营经济在2025年的走向。作为国内科技制造业的“老兵”,全国人大代表、TCL集团创始人及董事长李东生在本届两会中提出三份代表建议,包括《关于优化中国科技制造业融资环境的建议》、《关于加强AI深度伪造欺诈管理的建议》和《关于降低灵活就业人员社会保险参保门槛的建议》,表现出对科技制造、AI发展和劳动者保障方面的关注。会后,李东生接受
    华尔街科技眼 2025-03-06 19:41 143浏览
  • 在企业管理和职场环境中,权力是一个常被提及却又让人感到微妙的话题。有人觉得它充满吸引力,有人却对它避之不及。然而,不管你对权力的态度如何,理解它、掌握它,甚至善用它,都是职场成功的重要一环。今天,我们就来深入探讨权力的本质,特别是个人权力和社会权力的区别,以及如何在职场中逐步建立属于自己的影响力。权力的两种面貌:你掌控自己,还是掌控他人?说到权力,首先要区分它的两种类型。个人权力是你对自己生活的掌控感。比如,你能自由决定自己的职业方向,不用总是请示他人。这种权力让人感到踏实和满足,是我们在生活中
    优思学院 2025-03-07 15:56 209浏览
  • 多人同时共享相同无线网络,以下场景是否是您熟悉的日常?姐姐:「妈~我在房间在线上课,影音一直断断续续的怎么上课啊!」奶奶:「媳妇啊~我在在线追剧,影片一直卡卡的,实在让人生气!」除此之外,同时间有老公在跟客户开在线会议,还有弟弟在玩在线游戏,而妈妈自己其实也在客厅追剧,同时间加总起来,共有五个人同时使用这个网络!我们不论是在家里、咖啡厅、餐厅、商场或是公司,都会面临到周遭充斥着非常多的无线路由器(AP),若同时间每位使用者透过手机、平板或是笔电连接到相同的一个网络,可想而知网络上的壅塞及相互干扰
    百佳泰测试实验室 2025-03-06 16:50 162浏览
  •        深夜的公园里,当路灯熄灭后,传统监控摄像头只能拍出模糊的黑白画面,仿佛老式胶片电影里的场景。而搭载为旌瑶光ISP的摄像头,却能像猫科动物一样,在几乎全黑的环境中捕捉到行人衣服的颜色、树叶的纹理,甚至快速跑动的宠物狗毛发细节。这种从“黑白默片”到“全彩4K电影”的跨越,背后是为旌瑶光ISP对传统红外补光技术的颠覆性创新。一、传统方案之困:被红外光“绑架”的夜视世界        传统安防摄像头依赖红外
    中科领创 2025-03-07 16:50 319浏览
  • Sub-GHz,即工作频段低于1GHz的无线通信技术,常见频段有315MHz、433MHz、868MHz与915MHz等。其可借助无线电波在自由空间传播的特性,把数据调制到射频载波上进行传输,达成物联网设备间的无线通信,是物联网设备实现高效、稳定、无缝交互的“通信基石”。典型射频信号(无线电波)收发电路简示在工业自动化、智慧城市、智慧农业与智能家居等物联网领域中,LoRa、Wi-SUN、Z-Wave、Sigfox等工业级通信协议大多运行在Sub-GHz频段。而正是通过Sub-GHz射频技术,传感
    华普微HOPERF 2025-03-07 11:39 159浏览
  • 近年来,越来越多的企业在5S管理的基础上,开始追求6S、7S甚至8S管理,仿佛S越多,管理就越先进,企业就越优秀。于是,6S增加了“安全”,7S又加上了“节约”,8S甚至引入了“学习”……看似更加全面,实则很多企业只是机械地增加S,却忽略了管理的核心目标:提升效率、降低浪费、优化工作环境。优思学院认为,5S本身已经是一套成熟的精益管理工具,它的核心理念不仅简单高效,而且易于实施和推广。如果企业只是为了赶时髦,盲目增加S,而没有真正理解5S的本质,那么这些额外的“S”很可能会变成管理上的负担,而不
    优思学院 2025-03-07 12:43 205浏览
  • ​CS6212是一款可分别用于USB Type-C主机/显示端口源应用的带重定时的有源开关。这设备符合USB 3.2标准版本1.0和USB Type-C标准上的VESA DisplayPort Alt模式 1.0版,支持通过GPIO或12C进行灵活的模式切换。此设备支持USB 3.2第2x1代 运行速度高达10Gbps,DisplayPort 1.4运行速度高达HBR3 8.1Gbps。CS6212管脚分布及功能定义:CS6212支持重定时器训练,并支持USB 3.2标准中定义的状态状态机(RT
    QQ1540182856 2025-03-07 10:09 162浏览
  • 深圳触觉智能RK3506开发板现已上市,开启预售!搭载瑞芯微RK3506B/J超低功耗工业处理器(1.5GHz三核A7+M0,主频1.5GHz);支持1280×1280显示、双百兆网口、星闪无线三模,板载高达2路CAN FD与5路串口。RK3506适用场景简介工业控制‌:RK3506适用于工业控制、工业通信、人机交互等应用场景。其多核异构架构(3xCortex-A7+Cortex-M0)和外设接口丰富,支持Buildroot、Yocto系统,适合轻量级HMI应用‌。‌工业通信‌:RK3506均支
    Industio_触觉智能 2025-03-07 10:04 136浏览
  • 一、系统概述MYD-LD25X搭载的Debian系统包含以太网、WIFI/BT、USB、RS485、RS232、CAN、AUDIO、HDMI显示和摄像头等功能,同时也集成了XFCE轻量化桌面、VNC远程操控、SWITCH网络交换和TSN时间敏感网络功能,为工业设备赋予“超强算力+实时响应+极简运维”的体验!类别名称描述源码TF-AArm Trusted Firmware 2.8OP-TEEOP-TEE 3.19BootloaderU-boot 2022.10KernelLinux Ke
    米尔电子嵌入式 2025-03-07 14:08 241浏览
  • 深圳触觉智能SOM3506核心板现已上市,搭载瑞芯微RK3506B/J超低功耗处理器(1.5GHz三核A7+M0),低功耗满载仅0.7W,支持40℃~85℃工作环境,即日起宽温级59元/工业级68元,特价开售!芯片介绍RK3506是瑞芯微Rockchip在2024年第四季度全新推出的Arm嵌入式芯片平台,三核Cortex-A7+单核Cortex-M0多核异构设计,CPU频率达1.5Ghz, M0 MCU为200Mhz。RK3506适用场景简介工业控制‌:RK3506适用于工业控制、工业通信、人机
    Industio_触觉智能 2025-03-07 10:03 159浏览
我要评论
0
4
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦