在无线通信中，信号调制的方法多种多样，主要包括以下几种：
- 幅度调制（AM） ：通过改变载波信号的幅度来传输信息。这种调制方式常用于广播电台，适用于模拟信号传输和简单的数字通信系统。
- 频率调制（FM） ：通过改变载波信号的频率来传递信息。FM调制适用于高质量音频传输，能够减少干扰，广泛应用于音频广播和高质量语音通信。
- 相位调制（PM） ：通过改变载波信号的相位进行信息传输。这种调制方式常见于数字通信和雷达系统。
- 正交幅度调制（QAM） ：同时改变载波信号的幅度和相位，以提高数据传输速率和频谱效率。QAM广泛应用于有线和无线通信。
- 正交频分复用（OFDM） ：将数字信号分成多个低速子信号，每个子信号与载波频率正交，适用于高速数据传输，如Wi-Fi、LTE和5G通信。
- 脉冲编码调制（PCM） ：将模拟信号转换为数字信号，使用脉冲编码表示信号幅度，是数字通信系统常用的调制技术。
- 差分相移键控（DPSK） ：与相移键控类似，但相位变化相对于前一个符号，用于降低相位失配影响。
- 正交相移键控（QPSK） ：通过两路正交载波进行相位调制，实现高速数据传输，是数字通信系统常用的技术之一。
这些调制技术在不同的无线通信系统中根据具体需求和设计选择，以实现高效的数据传输和频谱利用。
一、 无线通信中幅度调制(AM)的优缺点是什么?
幅度调制(AM)在无线通信中具有以下优缺点：
1. 优点：
- 实现简单：AM调制器的电路设计相对简单，所需的元件较少，成本低廉。
- 带宽需求较低：相比于频率调制(FM)和相位调制(PM)，AM所需的带宽较小，这使得其在某些应用中更为经济。
- 长距离广播适用：AM由于其简单的实现方式和较低的带宽需求，非常适合用于长距离广播，如中波和短波广播。
2. 缺点：
- 功率利用率低：AM调制中大部分能量集中在载波信号上，而边带功率较低，导致功率利用率不高。例如，当调制因子为100%时，边带功率仅为总功率的三分之一。
- 抗干扰能力差：AM信号容易受到噪声的影响，接收过程通常较为嘈杂，尤其是在高频段上，带宽限制和杂波问题使得AM的使用率大幅下降。
- 音质较差：为了实现高保真接收，需要再现高达15kHz的所有音频频率，但AM广播站被分配的带宽仅为10kHz，这意味着最高调制频率只能达到5kHz，这在音乐的正确再现上显得不足。
- 频带利用率不高：尽管AM的带宽需求较低，但其频带利用率仍然不高，因为有用功率主要集中在边带频率上。
二、 频率调制(FM)在减少干扰方面的具体技术是如何实现的?
频率调制(FM)在减少干扰方面的具体技术主要通过以下几个方面实现：
- 依赖频率变化而非幅度变化：FM系统通过改变载波的频率来传输信息，而不是像幅度调制(AM)那样依赖于幅度的变化。这意味着FM接收器只关注频率的变化，而忽略幅度的变化，从而减少了由静态和噪声引起的干扰。
- 抑制邻站干扰：FM系统能够更好地抑制邻站的干扰，因为其接收器输出仅依赖于频率变化。这使得FM在面对邻近频道的信号时，能够更有效地分离出所需信号，从而减少干扰。
- 消除静态干扰：FM技术通过使发射机产生的正弦波频率发生微小变化，有效地抵御了静态干扰。这种微小的频率变化使得接收器能够更好地过滤掉由雷电或电气干扰引起的静态噪声。
- 高信噪比：FM系统具有极高的信噪比，可以消除自然静电的影响。这是因为FM信号在传输过程中，即使在靠近火花电机、闪电放电等重型“静电”环境下，也能保持极其安静。
- 动态阈值和噪声地板估计：现代FM干扰抑制技术还采用了基于动态阈值的噪声地板估计方法。这种方法通过使用彩色噪声NLR滤波器估计算法代替窄带滤波算法，解决了在干扰幅度估计过程中目标回波信号丢失的问题，并提高了回波信号的信号与噪声比(SJR)，从而增强了抗干扰能力。
- 更大的带宽和更高的保真度：FM系统利用更大的信道宽度和更宽的带宽，实现了真正的高保真度传输。这不仅提高了声音的清晰度和逼真度，还进一步减少了由于带宽限制导致的干扰。
三、 正交幅度调制(QAM)与正交频分复用(OFDM)在数据传输速率和频谱效率上的比较。
正交幅度调制(QAM)和正交频分复用(OFDM)在数据传输速率和频谱效率上各有优势，但它们的应用场景和性能表现有所不同。
从数据传输速率来看，QAM技术通常能够提供更高的数据速率。这是因为QAM通过结合幅度和相位调制，能够在每个符号中传输更多的比特信息。例如，16-QAM可以在每个符号中传输4比特信息，而64-QAM则可以传输6比特信息。相比之下，OFDM技术虽然也能实现高数据速率，但其主要优势在于通过多个子载波的并行传输来提高频谱效率，而不是单一载波的高阶调制。
在频谱效率方面，OFDM技术具有显著的优势。OFDM通过将信号分解为多个正交子载波，并在每个子载波上独立调制低速率数据流，从而有效防止干扰并提高频谱利用率。这种技术特别适用于带宽受限的通信系统，如Wi-Fi、4G和5G移动网络。此外，OFDM技术还可以通过使用不同的调制格式(如QPSK、16-QAM、64-QAM等)来动态调整频谱效率，以适应不同的信噪比和带宽条件。
然而，在实际应用中，OFDM技术也面临一些挑战。例如，在高数据速率场景下，OFDM可能会引入更多的相位噪声，从而影响信号的完整性。此外，OFDM还存在峰均功率比(PAPR)问题，这可能会影响系统的线性和动态范围。
相比之下，QAM技术在处理高数据速率时表现更为稳定，并且能够更好地应对噪声干扰。然而，QAM技术在频谱效率方面可能不如OFDM高效，特别是在带宽受限的情况下。
QAM和OFDM各有优劣。QAM在数据传输速率上表现更优，而OFDM在频谱效率上更具优势。选择哪种技术取决于具体的应用场景和需求。例如，在需要高数据速率的场景下，QAM可能是更好的选择;
四、 脉冲编码调制(PCM)在数字通信系统中的应用及其效率如何?
脉冲编码调制(PCM)在数字通信系统中的应用非常广泛，其主要优点包括抗干扰能力强、失真小、传输特性稳定，并且可以通过压缩编码、纠错编码和保密编码等技术提高系统的有效性、可靠性和保密性。此外，PCM技术还可以在一个物理信道上使用“时分复用”技术传输多路信号。
PCM通过将模拟信号转换为数字信号，然后编码为二进制数字信号，以实现高效的数据传输。具体过程包括采样、量化和编码三个步骤：采样是将模拟信号转换为数字信号的过程，量化是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程，编码则是将量化后的信号转换为二进制数字信号的过程。这种转换方式使得PCM信号可以在长距离通信中完全重传，因为所有信息都包含在代码中，每次信号重复时都会重新生成新的、无噪声的信号。
PCM系统的优点还包括使用相对便宜的数字电路，能够与数据信号合并并通过高速数字通信系统传输。在需要中继器的远距离数字电话系统中，每个中继器输出的干净PCM波形可以再生，而输入则为噪声化的PCM波形。数字系统的噪声性能通常优于模拟系统，并且通过适当的编码技术，可以进一步降低系统输出的错误概率。
然而，PCM也存在一些缺点。例如，它需要较大的带宽来实现相同的比特率，并且需要较高的硬件成本和功耗。此外，PCM信号的传输带宽明显加宽，这使其成为现代通信系统中的基本问题之一。
PCM在数字通信系统中的应用具有显著的优势，尤其是在抗干扰能力、传输稳定性和可靠性方面。
五、 差分相移键控(DPSK)与正交相移键控(QPSK)在降低相位失配影响方面的具体机制是什么?
差分相移键控(DPSK)和正交相移键控(QPSK)在降低相位失配影响方面有着不同的机制。
1. DPSK的机制
DPSK通过差分编码来消除相位同步问题。具体来说，DPSK将连续信号传输之间的相位差编码为信息，而不是使用载波的绝对相位来表示信息。这种方法避免了传统PSK(如2PSK)中由于载波恢复中的相位模糊(即0或π模态)导致的“倒π”现象。在DPSK中，发送“0”表示当前信号的相位推进180度，而发送“1”则保持相位不变。这种差分编码方式使得接收端不需要精确的相位同步，只要接收波形中的未知相位θ在两个比特间隔内缓慢变化(即在两个比特间隔内保持恒定)，那么两个连续比特间隔接收到的波形的相位差将独立于θ。
此外，DPSK利用前后相邻码元的载波相对相位变化传递数字信息，因此称为相对相移键控。这种相对相位变化的方式使得DPSK能够有效抑制由于外界因素引起的相位翻转现象。
2. QPSK的机制
QPSK系统利用接收载波的绝对相位值来对调制信息进行判断，容易因外界因素的影响而产生相位翻转，即相位模糊。为了解决这一问题，可以采用差分四相位移键控(DQPSK)，它通过使用已传输符号间的相移来表示信息，从而避免了QPSK系统中的相位模糊现象。DQPSK通常采用直接调相法、插入脉冲法和相位选择法产生，其中两路正交调制的方式分别对基带信号进行I路调制和Q路调制，然后将两路与载波相乘后的信号进行相加。
DPSK通过差分编码和相对相位变化的方式，避免了传统PSK中的相位模糊问题，从而降低了相位失配的影响。而QPSK则通过引入DQPSK来利用符号间的相对相位变化来表示信息，从而避免了QPSK系统中的相位模糊现象。
