调制是通信原理这本书重点讲的内容,调制是信号传输的第一步。那么什么是调制,调制有什么用?有哪些调制方式呢?

上图是《通信原理》这本书里关于调制的方框图,从射频的角度看,像是个混频器。调制的目的就是按调制信号(原始信号,也称为基带信号)的变化规律去改变载波参数的过程,即在发送端将给定基带信号频谱搬移到信道通带上来。
通俗来讲就是将有用信号放到射频上,因为通常我们的有用信号频率比较低,像早期的收音机,它的有用信号就是我们的声音,声音的频率是20~20kHz,声音传不远,必须依靠电磁波也就是射频实现远距离传输。
声音传输(信息传输)的发展就是无线电的发展史。
所以,调制的作用就是将信息传的更远。
调制有哪些方式呢?
调制主要分为模拟调制和数字调制。
模拟调制主要有AM,FM和PM
AM就是我们常说的包络调制,它的特点是载波跟着调制的波形幅度起伏。
Fs = 8000; % Sampling rate is 8000 samples per second.
Fc = 300; % Carrier frequency in Hz
t = [0:.1*Fs]'/Fs; % Sampling times for .1 second
x = sin(20*pi*t); % Representation of the signal
y = ammod(x,Fc,Fs); % Modulate x to produce y.
figure;
subplot(2,1,1); plot(t,x); % Plot x on top.
subplot(2,1,2); plot(t,y)% Plot y below.

FM调制
fs = 100; % Sample rate (Hz)
ts = 1/fs; % Sample period (s)
fd = 25; % Frequency deviation (Hz)
t = (0:ts:0.5-ts)';
x = sin(2*pi*4*t);
MOD = comm.FMModulator('SampleRate',fs,'FrequencyDeviation',fd);
y = step(MOD,x);
plot(t,[x real(y)])

FM调制是利用载波频率的变换来实现信息的传输的,因为信息的输出靠的是载波的频率变换,所以幅度的失真对传输影响较小,对幅度失真不敏感。
相位调制PM 同样也可让振幅维持恒定,但依照相位改变波形。在时域中,它看起来与 FM 完全一样。有时 FM 和 PM 又称为角度调制,因为在时域中它们看来非常相似。在频域中,PM 看起来像是信号载波加上与调制相符的旁波带。
数字调制相比模拟调制有很多的优势,信息更加密,相同的带宽能够传输更多的信息等等。

数字调制和模拟调制一样也分为幅度调制,相位调制,频率调制和复合调制。
y = [0:15];
y = de2bi(y);
M = 16;
symorder = 'gray';
xmap = qammod(y,M,symorder,'InputType','bit','PlotConstellation',true);

从他们信号本身的特点看,数字调制是不连续的,模拟调制是连续的。
但是当我们选择复杂的调制制式以得到最好的噪声抗扰度时,模拟调制将占用更多的信道空间,从而限制了信道上的用户数。选择窄带宽能兼顾信号信息和抗扰度。在一些案例中,为补偿噪声或信道噪声,我们可能需要发送更高的功率。如果设计不好,过大的功率会使放大器进入非线性区,造成输出信号的失真。或者附加的功率造成对其它信道的干扰。调制方案越复杂,就越难实现。
数字IQ调制,信息区分度更高,相同的带宽传输的数据更多,因而应用越来越广泛。