通信原理篇

在之前的基础调制（ASK、FSK、BPSK）中，我们一次只送1个比特（一个0或一个1）。这就像每次派一架飞机，只送一个字母，效率太低了。

高阶调制的目标就是：

让一架飞机（一个符号）一次能运送多个比特（多个字母），甚至一个完整的单词。

怎么做到呢？答案就是让载波的状态变得更丰富。

【重要概念：星座图】我们把信号的幅度和相位状态画在一个极坐标图上，每个点像一个“星座”，这就是星座图。BPSK是水平线上的2个点，QPSK是圆环上的4个点。

核心思想：不关心绝对相位，只关心相邻两个符号之间的相位变化。
怎么玩：
- 发“1”时：让下一个符号的相位相对于上一个符号的相位跳变180°。
- 发“0”时：让下一个符号的相位相对于上一个符号的相位保持不变。
比喻：用跳舞的转身动作来传递信息。我每次看你是“突然转身”（发1）还是“保持不动”（发0），而不需要知道我们俩最初面朝哪个绝对方向。
优点：接收机设计大大简化，不用再去费劲找那个绝对的0°相位了。
缺点：因为错误会累积（当前符号错，会影响下一个的判断），抗噪声性能比BPSK稍差一点。
用在哪：蓝牙（基本速率模式）、一些简单的无线模块。

简单记：BPSK是“绝对位置”， DPSK是“相对变化”。

PSK只在“相位”一个维度上做文章，点子都在一个圆环上。想塞进更多点子，圆环会变得很拥挤，容易认错。

QAM的绝妙想法：

为什么不让点子既有不同的相位（角度），又有不同的大小（幅度）呢？这样就能在一个二维平面上安排更多、间距更大的点子了！

怎么玩：同时控制幅度和相位，形成16个独特的点，排列成一个4x4的方阵。
比喻：像一个靶子，有不同距离的环（幅度），每个环上又有不同角度的刻度（相位）。每个环和角度的交叉点都对应一个独特的4位二进制编码（从0000到1111）。
一次送多少：4比特/符号。效率是BPSK的4倍，QPSK的2倍！
优点：频谱效率高，在有限带宽内能传大量数据。
缺点：对信道质量（信噪比）要求高。点密集了，噪声稍微一干扰，就容易把“9环”认成“8环”。
用在哪：Wi-Fi (802.11a/g/n/ac)、数字有线电视（Cable Modem）、4G LTE。

逻辑完全一样，只是点数更多：
- 32QAM：32个点，一次送5比特（效率更高，但更娇气）。
- 64QAM：64个点（8x8），一次送6比特。这是4G LTE和Wi-Fi (802.11n/ac)的主流高阶调制。
- 256QAM：256个点（16x16），一次送8比特。这是5G和Wi-Fi 6 (802.11ax)在信号极佳时使用的顶峰技术。
比喻：从16QAM的“靶子”升级为更精密的“二维码”。黑白点阵极其密集，承载信息量巨大，但必须贴在光滑表面、光线充足才能扫出来（对应信道干净、信噪比极高）。

调制方式	核心维度	状态数	比特/符号	好比什么？	优点	缺点	典型应用场景
BPSK	相位	2	1	点头/摇头	最抗干扰	效率最低	深空通信、恶劣信道
DPSK	相位差	2	1	转身/不动	接收机简单	抗干扰稍差	蓝牙（基础模式）
QPSK	相位	4	2	指南针4方向	平衡性好	-	卫星数字电视、3G
16QAM	幅度+相位	16	4	靶环+角度	效率高	需要较好信道	Wi-Fi、有线宽带
64QAM	幅度+相位	64	6	精密二维码	效率很高	需要很好信道	4G、高速Wi-Fi
256QAM	幅度+相位	256	8	超微雕	效率顶峰	需要极佳信道	5G、Wi-Fi 6

实际系统是智能的：你的手机和基站会实时评估信道质量。信号好时，自动切换到256QAM让你飙网速；信号变差时，逐步降级到64QAM、16QAM、QPSK，甚至BPSK，以保证连接不中断。这种自适应调制编码（AMC）技术，正是现代通信智能化的体现。

框图最顶层的划分揭示了通信设计的核心权衡：

PSK路线（左分支）：专注于挖掘“相位”这一抗干扰能力最强的维度的潜力。从BPSK到8PSK，是在保持“所有点子能量相等（都在一个圆上）”的前提下，通过增加相位状态来提升效率。
QAM路线（右分支）：采用“幅度+相位”的二维组合拳。它放弃了“等能量”的约束，换取在二维平面上更灵活、更密集地排列点子，从而实现了频谱效率的跃升。

这是初学者容易混淆的关键点：

BPSK (绝对)：接收机必须知道发射机定义的“0度相位”到底在哪里。这需要复杂的载波同步电路。
DPSK (相对)：巧妙地避开了这个难题。它不传递“绝对方向”，只传递“转向指令”。接收机只需比较前后两个符号的相位差即可解码，实现大幅简化。代价是性能略有损失（误码会传播）。