IQ调制、成型滤波及星座映射

星座信号处理技术及其在无线通信中的应用随着无线通信技术的飞速发展，星座信号处理技术越来越成为无线通信中不可或缺的一部分。

本文将从星座信号的基本概念入手，介绍星座图及其作用，并探讨星座信号在无线通信中的应用。

一、星座信号的基本概念星座信号是一种由调制后带有信息的基带信号变换而来的信号。

在星座信号中，每个时刻都对应一个复数，这个复数的实部和虚部分别代表了信号经过调制后的振幅和相位。

因此，星座信号也被称为IQ信号，其中I和Q分别表示信号的实部和虚部。

二、星座图及其作用星座图是一种图形，用于表示星座信号的实部和虚部所组成的二维坐标系中的点分布情况。

通过观察星座图，可以了解星座信号的调制方式、调制深度、相位等信息。

在调制解调过程中，星座图也扮演着重要的角色。

解调器通过比较接收信号和发送信号的星座图，可以确定接收信号的相位偏移量，并通过相应的调整，将信号恢复到原始状态。

三、星座信号在无线通信中的应用在无线通信中，星座信号处理技术被广泛应用于数字信号处理、调制解调、射频收发等方面。

以下是星座信号应用的几个典型场景：1、星座映射技术星座映射技术是星座信号处理技术中的一种常用方法。

它通过将信息二进制数据映射到星座图中的不同点上，实现可靠的无线通信。

2、星座旋转技术星座旋转技术可以通过旋转星座图的角度，实现对信号相位的调整。

在高速移动环境中，星座旋转技术可以帮助调整信号相位偏移，提高接收信号的质量。

3、星座匹配滤波器星座匹配滤波器是一种特殊的滤波器，可以将接收信号中的干扰和噪声滤除，提高信号的可靠性。

在星座信号处理中，星座匹配滤波器被广泛应用于调制解调、信道估计等方面。

四、总结与展望总之，星座信号处理技术是一项非常重要的无线通信技术，它可以帮助我们解决无线通信中的许多问题。

尽管星座信号技术已经被广泛应用于通信领域，但它仍有许多可以改进的方面。

未来，我们可以通过更加高效的算法、优化的硬件设计等手段，进一步提高星座信号处理的性能，为无线通信带来更好的用户体验。

采用IQ调制传送信息为在空间传输信号，有三个主要步骤：1．在发射端产生一个纯的载波；2．在载波上调制要发射的信息。

任何稳定的可检测的信号特性的变化可以携带信息；3．在接收端，解调和检测信号的变化。

信号有三个参量随时间变化：幅度、相位和频率。

相应的调制技术为调幅（AM）、调频(FM)和调相(PM)。

幅度和相位可以同时或分别调制，但难以检测。

故在实用的系统中,信号被分离成两组隔离的分量：I（同相）和Q（正交），这两组分量相互正交，互不干扰IQ特别有用，因为它们映射了大多数采用I/Q调制器产生的数字通信的方法。

在发射机中，采用相同的本振将IQ信号混频。

在一个本振回路中，放置一个90度移相器。

用IQ调制器可以方便实现数字调制。

大多数的数字调制将数据映射到IQ平面上的若干点，这些点被称为星座点。

当信号从一个点移到另一点时，幅度及相位的调制往往同时完成了。

若要用幅度调制器和相位调制器分别实现幅度与相位的调制，则电路要复杂和困难得多。

信道容量：是指信道极限的传输能力，它常用最大信息速率来表述。

传输速率：在数据传输中，定义有三种传输速率：1）数据传输速率指单位时间内传输的数据量。

数据量单位可以是比特、字符、码组等，时间单位可以是秒、分、小时。

2）数据信号速率如数据传输速率使用比特/秒(bps、bit/s、B/s或b/s)为单位，此时数据传输速率则称作数据信号速率，也称为比特率，记作Rb。

它实际上就是前面信息量计算中提到信息传输速率，简称信息速率或传信率、它表示单位时间内系统传送的(或者说通过信道的)信息量。

3）码元传输速率又称波特率、传码率或调制速率，记作R B 。

指单位时间所传送的码元(即脉冲)数目，或者表示信号调制过程中单位时间内调制信号波形的变换次数。

单位为波特(Baud或B d)。

（B d =1/T, T为调制信号周期）。

IQ正交调制与星座图一个信号有三个特性随时间变化：幅度、相位或频率。

然而，相位和频率仅仅是从不同的角度去观察或测量同一信号的变化。

人们可以同时进行幅度和相位的调制，也可以分开进行调制，但是这既难于产生更难于检测。

但是在特制的系统XX号可以分解为一组相对独立的分量：同相(I)和正交(Q)分量。

这两个分量是正交的，且互不相干的。

正交幅度调制(QAM，Quadrature Amplitude Modulation)是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。

这两个载波通常是相位差为90度(π/2)的正弦波，因此被称作正交载波。

这种调制方式因此而得名。

图1中的QAM调制器中I和Q信号来自一个信号源，幅度和频率都相同，唯一不同的是Q信号的相位与I信号相差90o。

具体关系如下图所示，当I的幅度为1的时候，Q的幅度为0，而当I的幅度为0的时候，Q的幅度为1，两个信号互不相干，相位相差90o，是正交的。

模拟信号的相位调制和数字信号的PSK可以被认为是幅度不变、仅有相位变化的特殊的正交幅度调制。

由此，模拟信号频率调制和数字信号FSK也可以被认为是QAM的特例，因为它们本质上就是相位调制。

I-Q的调变信号可由同相载波和90度相移的载波相加合成，在电路上下直接牵涉到载波相位的改变，所以比较好实现。

其次，通常I-Q图上只有几个固定点，简单的数字电路就足以腾任编码的工作。

而且不同调变技术的差异只在于I-Q图上点的分布不同而已，所以只要改变I-Q编码器，利用同样的调变器，便可得到不同的调变结果。

I-Q解调变换的过程也很容易，只要取得和发射机相同的载波信号，解调器的方块图基本上只是调变器的反向而已。

从硬件的开点而言，调变器和解调器的方块图上，没有会因为I-Q值的不同(不同的I-Q调变技术)而必须改变的部份，所以这两个方块图可以应用在所有的I-Q调变技术中。

QAM解调各点波形星座图：极坐标图是观察幅度和相位的最好方法，载波是频率和相位的基准，信号表示为对载波的关系。

ASK、FSK、PSK、QAM数字调制技术1934年美国学者李佛西提出脉冲编码调制(PCM)的概念，从此之后通信数字化的时代应该说已经开始了，但是数字通信的高速发展却是20世纪70年代以来的事情。

随着时代的发展，用户不再满足于听到声音，而且还要看到图像；通信终端也不局限于单一的电话机，而且还有传真机和计算机等数据终端。

现有的传输媒介电缆、微波中继和卫星通信等将更多地采用数字传输。

而这些系统都使用到了数字调制技术，本文就数字信号的调制方法作一些详细的介绍。

一数字调制数字信号的载波调制是信道编码的一部分，我们之所以在信源编码和传输通道之间插入信道编码是因为通道及相应的设备对所要传输的数字信号有一定的限制，未经处理的数字信号源不能适应这些限制。

由于传输信道的频带资源总是有限的，因此提高传输效率是通信系统所追求的最重要的指标之一。

模拟通信很难控制传输效率，我们最常见到的单边带调幅（SSB）或残留边带调幅（VSB）可以节省近一半的传输频带。

由于数字信号只有"0"和"1"两种状态，所以数字调制完全可以理解为像报务员用开关电键控制载波的过程，因此数字信号的调制方式就显得较为单纯。

在对传输信道的各个元素进行最充分的利用时可以组合成各种不同的调制方式，并且可以清晰的描述与表达其数学模型。

所以常用的数字调制技术有2ASK、4ASK、8ASK、BPSK、QPSK、8PSK、2FSK、4FSK等，频带利用率从1bit/s/Hz～3bit/s/Hz。

更有将幅度与相位联合调制的QAM技术，目前数字微波中广泛使用的256QAM的频带利用率可达8bit/s/Hz，八倍于2ASK或BPSK。

此外，还有可减小相位跳变的MSK等特殊的调制技术，为某些专门应用环境提供了强大的工具。

近年来，四维调制等高维调制技术的研究也得到了迅速发展，并已应用于高速MODEM中，为进一步提高传输效率奠定了基础。

总之，数字通信所能够达到的传输效率远远高于模拟通信，调制技术的种类也远远多于模拟通信，大大提高了用户根据实际应用需要选择系统配置的灵活性。

无线光通信中索引调制映射与星座图的研究无线光通信中索引调制映射与星座图的研究摘要:无线光通信是一种新兴的通信方式，它利用光波传输信息，具备高速率和高安全性的优势。

索引调制（Index modulation）是无线光通信中的一种关键技术，通过在发射端的光信号中引入调制索引以及在接收端利用索引解调恢复数据。

本文将探讨索引调制映射与星座图的研究在无线光通信中的应用。

一、引言随着无线通信的快速发展，无线光通信作为一种新型的通信技术，得到了广泛关注。

与传统的无线通信方式相比，无线光通信具有更高的速率、更大的带宽、更低的延迟以及更高的安全性。

索引调制是无线光通信中的一种有效的调制技术，可以在提高信号传输速率的同时，减少功耗和复杂度。

二、无线光通信中的索引调制无线光通信中的索引调制是利用光信号的调制索引来传输信息。

它通过在光信号中引入调制索引的方式，可以在不增加额外功耗和带宽的情况下，提高信号传输速率。

在索引调制中，发送端根据信息位对调制索引进行映射，接收端则利用索引解调将信息重新恢复。

三、索引调制映射与星座图索引调制映射是指将信息位映射到调制索引的过程。

在无线光通信中，常用的索引调制映射方式包括基于硬判决的映射和基于软判决的映射。

基于硬判决的映射将信息位直接映射到调制索引，例如二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）和四进制相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）。

而基于软判决的映射则通过星座图的方式进行映射，例如正交振幅调制（Orthogonal Amplitude Modulation，OAM）和正交振幅频分复用（Orthogonal Amplitude Frequency Division Multiplexing，OAFDM）。

四、星座图的设计与应用星座图是一种平面坐标系，用于描述调制信号的振幅和相位。

在无线光通信中，星座图常用于表示信号映射后的调制符号。

iq调制qpsk 5g -回复什么是IQ调制？IQ调制又称为正交调制，是一种通过同时调制实数和虚数信号（通常分别被称为I和Q通道）来传输和提取信息的调制技术。

在这种调制技术中，信号被分为实数和虚数部分，然后利用正交（垂直于彼此）的载波信号进行调制和解调。

因此，IQ调制可以提供更高的信息传输速率和更高的频谱效率，成为现代通信系统中广泛使用的调制技术之一。

而QPSK调制（Quadrature Phase Shift Keying）则是一种常见的IQ调制方案之一。

QPSK将信号数据分为两位进行调制，每一位由两个比特表示。

这意味着QPSK可以通过调整相位来表示4种不同的状态，每一种状态的相位差为90度。

这种相位差的调整实现了信息的传输和提取，使得QPSK成为许多数字通信系统中的首选调制方式。

关于5G技术，它是第五代移动通信标准的简称，为了应对日益增长的无线数据需求而推出。

5G技术采用了更高的频率和更宽的带宽，以提供更快的数据传输速度、更低的延迟和更多的连接性能。

在5G系统中，IQ调制和QPSK技术起到了至关重要的作用。

在5G系统中，IQ调制和QPSK技术被用于将数字信号转换成模拟信号，以用于在无线信道中传输。

首先，数字信息通过解调器送入一个数据调制器，然后由数据调制器通过将信息映射到I和Q通道上，生成实数和虚数信号。

接下来，通过IQ调制器，实数和虚数信号被调制成为一对正交的高频信号（I和Q载波）以进行传输。

在接收端，通过IQ解调器，接收到的IQ 信号被解调成为实数和虚数信号，并由数据解调器还原为数字信号。

通过将QPSK调制技术应用于5G系统中，可以提高信号传输的容量和效率。

QPSK可以在每个信号周期内传输两个符号，相比于较低阶调制方式，例如BPSK（Binary Phase Shift Keying），QPSK可以传输更多的信息，并且在给定频谱带宽内实现更高的吞吐量。

总结而言，IQ调制和QPSK技术在现代5G系统中扮演了重要的角色。

QPSK IQ调制1. 介绍QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是一种常见的数字调制技术，被广泛应用于无线通信领域。

它利用相位和幅度的变化来传输数字信息。

在QPSK调制中，每个符号代表两个比特，通过改变正弦波的相位和幅度来表示不同的数字。

IQ调制（In-phase and Quadrature Modulation）是一种基于正交载波的调制技术。

它将原始信号分成两个互相正交的信号，分别代表实部和虚部，然后通过改变这两个信号的幅度和相位来传输数字信息。

本文将详细介绍QPSK IQ调制的原理、应用以及与其相关的关键概念。

2. QPSK调制原理QPSK调制利用两个正交载波进行信号传输，每个载波分别代表一个比特。

通过改变载波的相位和幅度来表示不同的数字信息。

2.1 符号映射QPSK将每两个连续比特映射为一个复数符号，共有四种可能的符号：00、01、10、11。

这四种符号可以通过不同组合方式映射到载波上。

2.2 符号映射示意图下图展示了QPSK调制的符号映射示意图：10 11| |____|____ ____|____-1 | +1 | -1 | +1 || | | |00 01 10 112.3 调制过程QPSK调制过程如下：1.将输入的比特流分为连续的比特对。

2.每个比特对通过符号映射得到一个复数符号。

3.将复数符号分为实部和虚部，分别代表两个正交载波。

4.改变正交载波的相位和幅度来表示不同的数字信息。

3. IQ调制原理IQ调制是一种基于正交载波的调制技术，它将原始信号分成两个互相正交的信号，分别代表实部和虚部。

3.1 符号映射IQ调制将每个符号映射为一个复数，其中实部代表I（In-phase）信号，虚部代表Q（Quadrature）信号。

3.2 符号映射示意图下图展示了IQ调制的符号映射示意图：Q|_______|_______-1 | +1|________|_______-1 | +1|I3.3 调制过程IQ调制过程如下：1.将输入的数字信号分为连续的符号。

数字调制系列：如何理解IQ ？最近在筹划写一系列关于数字IQ 调制的短文，以帮助初学者能够更好地理解和掌握。

虽然IQ 调制技术已经非常广泛地应用于各种无线通信应用中，但是究其细节，仍有很多人存在疑惑，尤其对于初学者。

从事测试工作多年，对IQ 调制略有体会，整理下来分享给大家，希望对大家有所帮助。

作为数字IQ 调制系列的首篇文章，本文将主要介绍IQ 的概念，IQ 调制的优势以及符号速率与比特率之间的关系。

1. 什么是IQ ？回答这个问题不得不提图1所示的矢量坐标系(复坐标系)，横轴为实部，纵轴为虚部。

数字IQ调制完成了符号到矢量坐标系的映射，即每一个符号对应唯一的坐标点，该坐标点称为星座点。

每一个星座点与原点构成了一个矢量，具有幅度和相位信息，在IQ 调制中，通常默认最大的幅度为1，例如图1所示的星座点确定的矢量幅度为1、相位为45°。

矢量坐标系上任何一个点均具有实部和虚部，实部与虚部是正交的关系，在无线通信中通常将实部称为I(n-phase)分量，将虚部称为Q(uadrature)分量。

这就是术语IQ 的由来，该矢量坐标系也可以称为IQ 坐标系。

数字调制完成了符号到星座点的映射，每个映射点对应一个I 分量和一个Q 分量，二者构成一个矢量，因此数字调制又称为矢量调制。

通常提到的矢量信号源就是因为具有IQ 调制功能，才称之为矢量信号源。

图1. IQ矢量坐标系综上所述，I 和Q 就是IQ 坐标系上坐标点的横坐标值和纵坐标值，IQ 坐标系本质上就是复坐标系，只是在数字调制过程中称之为IQ 坐标系，以便于实现调制。

2. 为什么引入IQ 调制？由于对数据速率要求不高，起初的无线通信基本都是采用模拟调制方式，比如AM/ FM/PM等。

在相当长一段时间内，市场需求并没有大规模驱动通信技术的进步。

但是随着卫星通信以及个人通信业务需求的激增，传统的模拟调制显然已经无法满足速率要求，必须要寻求支持更高数据速率的调制技术。

I/Q 调制及星座图总结陈启超2017.11.20一个信号有三个特性随时间变化：幅度、相位或频率。

然而，相位和频率仅仅是从不同的角度去观察或测量同一信号的变化。

人们可以同时进行幅度和相位的调制，也可以分开进行调制，但是这既难于产生更难于检测。

但是在特制的系统中信号可以分解为一组相对独立的分量：同相（I ）和正交（Q ）分量。

这两个分量是正交的，且互不相干的。

5.1 1、IQ 调制与解调5.1.1 1.1 IQ 信号调制IQ 调制也叫正交调制，调制原理如下：如上图，I 路和Q 路分别输入两个数据a 、b ，I 路信号与)cos(0t w 相乘，Q 路信号与)sin(0t w 相乘，之后再叠加（通常Q 路在叠加时会乘以-1），输出信号为t w b t w a t S 00sin cos )(-=。

这个过程我们称之为IQ 调制，也叫正交调制。

输入正交调制器的信号一般被称为IQ 信号，可以用复数来描述：a+jb ， 再将与I 路数据相乘的)cos(0t w 和与Q 路数据相乘的)sin(0t w 表示为：t w j t w t jw 00sin cos e 0+=，采用复数表示后的IQ 调制就可以利用复数乘法来实现：计算过程如下：)sin cos ()sin cos (sin cos sin cos )sin )(cos jb a (e )jb a (0000000000jw 0t w a t w b j t w b t w a t w b t w jb t w aj t w a t w j t w t++-=-++=++=+取上式的实部即是IQ 调制的输出信号t w b t w a t S 00sin cos )(-=，因为在IQ 调制过程中输入及输出的最终信号全部都是实信号，只是在实现过程中我们把相关的信号表示为复数而已。

5.1.2 1.2 IQ 信号解调2T5.22、星座图我们知道，矢量常用代数式、直角坐标、极坐标来描述，尤其是对IQ信号，极坐标图是观察幅度和相位的最好方法，载波是频率和相位的基准，信号表示为对载波的关系。

IQ调制、成型滤波及星座映射现代通信中，IQ调制基本上属于是标准配置，因为利用IQ调制可以做出所有的调制方式。

但是IQ调制到底是怎么工作的，为什么需要星座映射，成型滤波又是用来干嘛的。

这个呢，讲通信原理的时候倒是都会泛泛的提到一下，但由于这部分不好出题，所以通常不会作为重点。

但换句话说即使目前国内的大部分讲通信原理的老师，恐怕自己也就是从数学公式上理解了一下。

真正的物理上的通信过程是怎么样的，恐怕他们也不理解。

所以说到底国内的通信课程，大多都停留在“黑板通信”的程度，稍微好一点的呢，做到的“仿真通信”的程度。

离实际的通信工程差距很大。

这一方面是由于通信系统确实比较庞大，做真实的实验确实难以实施。

另外一方面嘛，呵呵……所以我决定还是要专门开贴来讲一下这个问题，因为我理解这个问题大概用了两年多的时间，到现在为止恐怕也不能算是完全搞明白了。

每思至此，我总是会感慨通信博大精深，要做一名合格的通信工程师是非常不容易的。

相反，想成为“专家”仿佛还要简单一点，因为只需要抓住一点穷追猛打，至于其它的么……谁愿意研究谁研究，反正老子不管……首先从IQ调制讲起吧。

所谓的IQ调制，冠冕堂皇的说法无法是什么正交信号如何如何……其实对于IQ调制可以从两个方面来直观的理解，一个是向量，一个是三角函数。

首先说一说向量，对于通信的传输过程而言，其本质是完成了信息的传递。

信息如何传递？信息本身是无法传递的，必须要以信号为载体，以物理世界中的信号某个特征来表示这个信息。

那么有哪些特征可以表示呢，对于一个物理世界中存在的信号而已，无非就三个特征：相位、幅度、频率。

其中频率和相位可以通过一定的关系等价出来。

那么主要就是相位和幅度了。

好了，我们回到向量上面来。

在一个二维平面里面，一个向量的信息同样可以转换为幅度（模）和相位（夹角）来表示。

反过来时候，一个给定的向量，由于其模和夹角不同，可以通过该给定的向量表示一定的信息。

如下图所示的QPSK调制：四个向量由于和X轴正半轴的夹角不同，可以分别表示出4个值。