現代通訊中，IQ調製基本上屬因而標準配置，由於利用IQ調製能夠作出全部的調製方式。編輯器
可是IQ調製究竟是怎麼工做的，爲何須要星座映射，成型濾波又是用來幹嗎的。這個呢，講通訊原理的時候卻是都會泛泛的提到一下，但因爲這部分很差出題，因此一般不會做爲重點。但換句話說即便目前國內的大部分講通訊原理的老師，恐怕本身也就是從數學公式上理解了一下。真正的物理上的通訊過程是怎麼樣的，恐怕他們也不理解。因此說到底國內的通訊課程，大多都停留在「黑板通訊」的程度，稍微好一點的呢，作到的「仿真通訊」的程度。離實際的通訊工程差距很大。這一方面是因爲通訊系統確實比較龐大，作真實的實驗確實難以實施。另一方面嘛，呵呵……函數
因此我決定仍是要專門開貼來說一下這個問題，由於我理解這個問題大概用了兩年多的時間，到如今爲止恐怕也不能算是徹底搞明白了。每思至此，我老是會感慨通訊博大精深，要作一名合格的通訊工程師是很是不容易的。相反，想成爲「專家」彷彿還要簡單一點，由於只須要抓住一點窮追猛打，至於其它的麼……誰願意研究誰研究，反正老子無論……post
首先從IQ調製講起吧。所謂的IQ調製，堂而皇之的說法沒法是什麼正交信號如何如何……其實對於IQ調製能夠從兩個方面來直觀的理解，一個是向量，一個是三角函數。首先說一說向量，對於通訊的傳輸過程而言，其本質是完成了信息的傳遞。信息如何傳遞？信息自己是沒法傳遞的，必需要以信號爲載體，以物理世界中的信號某個特徵來表示這個信息。那麼有哪些特徵能夠表示呢，對於一個物理世界中存在的信號而已，無非就三個特徵：相位、幅度、頻率。其中頻率和相位能夠經過必定的關係等價出來。那麼主要就是相位和幅度了。blog
好了，咱們回到向量上面來。在一個二維平面裏面，一個向量的信息一樣能夠轉換爲幅度（模）和相位（夾角）來表示。反過來時候，一個給定的向量，因爲其模和夾角不一樣，能夠經過該給定的向量表示必定的信息。以下圖所示的QPSK調製：數學
四個向量因爲和X軸正半軸的夾角不一樣，能夠分別表示出4個值。class
再來看另一個問題，如何生成這樣一個夾角不一樣的向量呢？這其實有時一個很簡單的數學問題：正交分解。任何一個向量均可以投影到X軸和Y軸上面作出兩個向量來。這樣咱們就只須要改變X軸和Y軸上面的份量大小，就能夠生成任意的向量。如X=1，y=-1時，就能夠生成和X軸夾角315°模爲根號2的這個向量。這條性質有什麼用呢？後面我會解釋。原理
好了，到目前爲止，這都是數學分析，所謂的正交分解，那首先是要找到兩個正交向量。在咱們真實的物理世界裏面去哪裏找這兩個正交的向量呢。呵呵，還真有，並且是現成的。就是sin和cos。有性質cos（α+π/2）=sinα，兩者正好相差九十度。至於這兩者的正交性如何證實，我想這是數學老師的事情。反正如今已知有了這麼兩個正交的東西了。有這兩個東西就太好了……爲何這麼說呢，由於有了整個東西以後，抽象的正交分解就變成了高中都學過的三角函數了。配置
對於cos（wt+α）=cos（α）cos（wt）+sin（α）sin（wt），其中cos（α）和sin（α）都是常數，其實就變成了cos（wt）和sin（wt）的幅度了。換言之，改變cos（wt）和sin（wt）幅度，就能夠獲得任意的相位α。若是再狠一點，加一個係數Acos（wt+α）=Acos（α）cos（wt）+Asin（α）sin（wt），這其實仍是改變的cos（wt）和sin（wt）幅度。就能夠獲得任意幅度、任意相位的cos函數，並能夠利用這些函數去表示不一樣的信息。對此，通訊原理上一般會用一種抽象的說法來約定表示方式，就是所謂的星座圖。方法
一個常見的16點QAM星座圖以下：im
以I軸表明cos，而Q軸表明sin。從圖上能夠看出，若是如今Acos（wt）+Asin（wt）能夠求得一個向量（因爲QQ空間沒有很好的數學編輯器支持，就不寫表達式了）。那麼此時這個向量表示的是0101。而若是I軸上的值變爲3A，換言之就是cos（wt）的幅度由A變爲3A。就求得另一個向量，該向量表示的是0100。
在真實的電路中，咱們是怎樣作到這一點的呢。這就和正交調製器有關了。下圖就是一個正交調製器的實例：
其核心是兩個乘法器。從VCO中出來的高頻餘弦信號分別作0°和90°的相移，所以產生了cos（wt）和sin（wt），兩路正交信號。基帶信號經過I/Q兩路基帶信號進來，分別和cos（wt）和sin（wt）相乘，等效於調整了cos（wt）和sin（wt）的幅度值。最終等效成什麼呢？就是控制I-DAC和Q-DAC的輸入從而產生不一樣幅度的電平信號。
因此，最終從基帶信號上面如何去控制產生已調信號，就變成了控制DA輸出的不一樣幅度值的信號。所以，要讓一個已調信號去表示某個信息，實際上就是把這個信息映射成I/Q兩個DAC輸出的幅度值。好比前面提到的那個星座圖，對於0100這樣一個數據實際上就是把它映射成I路的DAC輸出3A而Q路上的DAC輸出A。那麼如何讓I-DAC輸出爲3A而Q-DAC輸出爲A，這就是和DAC的輸入輸出特性有關了。好比，這是一個雙極性4位的DAC，輸入爲00時輸出爲-3A，輸入爲01時輸出爲-A，輸入爲10時輸出爲A，輸入爲11時輸出爲3A。那麼就以下圖所示：
說到這裏你們最終發現了，所謂的星座映射，其實就譯碼器而已……
可是上面那個圖，是不對的。緣由是什麼呢？就是這樣直接映射獲得的都是方波信號。若是咱們把中間的包括IQ調製解調、射頻收發的整個過程都等效成一個信道的話，那麼能夠抽象出這樣一個模型：
整個這個圖又讓咱們回到了通訊原理一開始就講的最基本的內容——基帶傳輸。對於基帶信號而言，經過信道之後會產生諸多畸變。其中最重要的畸變之一是因爲經過一個帶限的信道，在頻域上可近似等價於和一個門信號相乘，而時域上則等價於和一個Sa信號卷積。以下圖所示左邊爲時域Sa函數，右邊爲等效低通的門信號：
其結果就是原本應該是脈衝的信號在時域上產生了延拓，也就是拖尾……這樣相鄰的信號的幅度值就會和這個信號的拖尾疊加發生改變。改變的後果就是本來咱們可能在發端映射的是I路3A，Q路A，但在收端卻變成了3A-x，和A+y。等效於引入了很大的噪聲。好在咱們在通訊原理中引入了乃奎斯特准則，給出了若是要無碼間串擾須要在發端加入成型濾波器，讓DA出來的值不是直挺挺的脈衝而是變成了某個形狀的波形。而這一過程是在星座映射以後，DA以前。
基帶成型濾波器基本流程以下：
這樣DA出來的波形就是一個相似於餘弦樣子的波形了。至於爲何這樣就沒有碼間串擾了，公式太多，QQ也寫不出來。
最後來講一下接收的問題。從上面的所謂發射的過程就是產生一個有特定幅度和相位的餘弦信號的過程。而所謂的接收呢，其實本質就是反過來，是識別這個餘弦信號的幅度和相位的過程。這個過程能夠有不少辦法，我這裏仍是介紹最多見的IQ正交解調過程。
這個過程本質上來講仍是一個三角函數的變換過程。上面說了，有三角函數：
Acos（wt+α）=Acos（α）cos（wt）+Asin（α）sin（wt)
若是要識別A和α，其本質其實上是識別Acos（α）和Asin（α）便可。
而這如何識別呢，考慮Acos（wt+α）*cos（wt）=Acos（α）cos（wt）*cos(wt)+Asin（α）sin（wt)*cos(wt)=1/2*Acos（α）(cos（2wt）+1)+1/2*Asin（α）sin(2wt)。對於這樣一個結果，咱們很高興的發現，有一個常數項1*1/2*Acos（α）,而另外兩個屬因而高頻項。對於此，任何學過信號與系統的同窗都應該明白，只須要用一個低通濾波器就能夠把1/2*Acos（α）提取出來。1/2*Asin（α）的提取方法相似。
固然這只是理想的過程，實際中接收機遠比這個複雜，信號的識別過程也是有不少花樣的。今天也寫了不少了，就再也不詳細的說了。但願今天寫的這些，對各位同窗有所幫助