1、调制与变频

有时候调制与变频并不区分，但是不代表我们对其表示的意义不明确。其实调制与变频是信号处理流程中功能不同的两个步骤。

1）如果调制与变频都存在，信号一定是先调制到基带信号，然后在进行变频成为射频信号，最后通过天线发射出去。所以一般情况下，调制后的信号频率较低，有低通形式，变频后的信号频率较高，有带通形式，这里的频率是相对的。有时候可能只进行调制就直接把信号变到想要的频率上并使用天线发射，就不用再变频。而现在我们的移动通信频段较高，难以一次调制到想要的频段，所以一般都是要先调制后变频甚至要多次变频。
注：
4G的频率和频段是：1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz。
5G有2个频段：FR1：450-6000MHZ（现已试点部署的）、FR2：24250-52600MHZ（称为毫米波频段）。

2）调制是使得一个信号（称为载波，例如光、电压正弦波）的某些参数（例如电压、频率等）随着另一个信号（称为我们想要发送的信息，例如二进制0,1串）的变化而变化的过程。

3）调制是载波随信息变化，频率从无到有但是为较低频，变频是频谱的搬移，频率一直有，但是从较低频变为较高频。变频也可以叫做调制，只不过是射频载波随着基带信号变化。

2、基带信号与射频信号

基带信号：经过基带调制的信号。频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式的信号。这种基带信号由于频率较低，一般不能直接发送进行远距离通信，而要对基带信号进行进一步的变频操作，将频谱搬到较高的频率处用天线进行发射信号。

分为模拟基带信号和数字基带信号。

模拟基带信号：例如我们说话的声波就是模拟的基带信号。其为连续的信号波形，频率较低。早期的信号处理方式就是直接获得模拟电信号然后通过模拟变频发射信号。

数字基带信号：随着数字技术的发展，现在的通信技术基本都是数字通信。即模拟信号要通过ADC采样变成离散的数字信号，然后对数字信号进行调制为数字基带信号，然后进行DAC转换为模拟基带信号（或者DAC之前可以进行数字上变频DUC，相应接收端ADC之后可以进行数字下变频DDC），最后可以进行模拟变频或者直接发射。

举一个例子，BPSK调制过程，使用频率为f的正弦信号表示1，使用相位相差180度的正弦信号表示0，这样二进制数字串就从信息比特变成了基带信号，如果要进一步变频的话，就使用一个较高频率的f0与BPSK信号相乘获得射频信号。虽然f与f0都是载波，但是要注意其是不同功能。

注：有时候调制称为基带调制，变频也称为射频调制。而若BPSK调制使用的是较高频率f而直接发射，那么其是基带调制还是射频调制呢？总之，我们应该在具体情形中理解名词背后所表达的意义。

模拟变频方法：载波指具有较高频率的正弦波。分为调幅和调频（调相）。

调幅：调幅（ AM)、双边带（ DSB ) 、单边带（ SSB ) 和残留边带（ VSB )

调频：FM、PM、窄带调频、宽带调频。

数字调制方法：

利用数字去控制载波的状态，二进制数字调制就只有两种状态，例如2ASK/OOK、2FSK、2PSK、2DPSK。

多进制调制就是有多种状态，还是用二进制表示，例如载波有4种状态，当判决得到第二种状态时就知道传的是二进制01。载波的多种状态我们可以用载波的幅度与相位来区分。多进制常用的有QPSK（只用4种相位区分），QAM（用幅度与相位区分，不同的幅度与相位结合可以变成各种QAM，例如16QAM，64QAM等）。

3.IQ调制

[6]数字调制可以同时或单独改变幅度、频率和相位。这类调制可以通过传统的模拟调制方案，例如幅度调制(AM)、频率调制(FM) 或相位调制(PM) 来完成。不过在实际系统中，通常使用矢量调制( 又称为复数调制或I-Q 调制) 作为替代。矢量调制是一种非常强大的调制方案，因为它可生成任意的载波相位和幅度。在这种调制方案中，基带数字信息被分离成两个独立的分量: I ( 同相) 和Q ( 正交) 分量。这些I 和Q 分量随后组合形成基带调制信号。I 和Q 分量最重要的特性是它们是独立的分量( 正交)。

3.1IQ调制得到基带信号

QAM调制：正交振幅调制

[1]所谓的正交，那首先是要找到两个正交向量。在我们真实的物理世界里面去哪里找这两个正交的向量呢。就是sin和cos。有性质cos（α+π/2）=sinα，二者正好相差九十度。有这两个东西就太好了……为什么这么说呢，因为有了这个东西之后，抽象的正交分解就变成了高中都学过的三角函数了。

对于cos（wt+α）=cos（α）cos（wt）+sin（α）sin（wt），其中cos（α）和sin（α）都是常数，其实就变成了cos（wt）和sin（wt）的幅度了。换言之，改变cos（wt）和sin（wt）幅度，就可以得到任意的相位α。如果再狠一点，加一个系数Acos（wt+α）=Acos（α）cos（wt）+Asin（α）sin（wt），这其实还是改变的cos（wt）和sin（wt）幅度。就可以得到任意幅度、任意相位的cos函数，并可以利用这些函数去表示不同的信息。对此，通信原理上通常会用一种抽象的说法来约定表示方式，就是所谓的星座图。一个常见的16点QAM星座图如下：

以I轴代表cos，而Q轴代表sin。从图上可以看出，如果现在Acos（wt）+Asin（wt）可以求得一个向量（由于QQ空间没有很好的数学编辑器支持，就不写表达式了）。那么此时这个向量表示的是0101。而如果I轴上的值变为3A，换言之就是cos（wt）的幅度由A变为3A。就求得另外一个向量，该向量表示的是0100。

IQ调制框图[5]：

可以看出，QAM调制分两步:1，将二进制映射得到幅度上图的a与b；2，将a，b与正余弦信号相乘后相加。

QAM信号可以看成两路信号a,b分别于这两路正交信号相乘，我觉得叫QAM调制更好。[1]里面叫IQ调制。

3.2IQ调制得到射频信号

[4]现在来解释I Q信号的来源：

最早通讯是模拟通讯，假设载波为cos(a)，信号为cos(wt)，那么通过相成频谱搬移，就得到了

cos(a) * cos(wt) = 1/2[cos( a + wt) - cos(a - wt) ]

这样在a载波下产生了两个信号，a+wt和a-wt,而对于传输来说，其实只需要一个信号即可，也就是说两者选择一个即可，另外一个没用，需要滤掉。但实际上滤波器是不理想的，很难完全滤掉另外一个，所以因为另外一个频带的存在，浪费了很多频带资源。大家最希望得到的，就是输入a信号和b信号，得到单一的a+wt或者a－wt即可。基于此目的，我们就把这个公式展开：

cos（a－wt）＝cos(a)cos(wt)＋sin(a)sin(wt)

功能框图如下：