1、無線通信發展史

通信技術是支撐現代社會發展最為基礎的技術，通信就是傳遞信息。最早的通信有最古老的書信通信、烽火臺傳信等。而當今的通信手段更為多樣化，電話、電子郵件、即時通信（微信）、手機等。

數千年來，不管是君王或將軍，都需要一套很有效率的通訊模式來治理國家、指揮軍隊。他們當然也深知萬一信息落入不當人士手里，讓敵國窺知機密，或讓反對勢力獲取關鍵信息時，所會產生的嚴重后果。

控制信息通流是保持社會穩定的一種手段。歷來通信手段都是從軍用開始，然后再延伸到民用。

從最初的結繩記事，到文字的發明，都是為了記錄信息，而文字載體的發明更多是出于人類的頻繁交流，所以文字載體發明路徑是越來越輕便。

人類最初的遷徙社會，哪里有食物就遷徙到哪兒，此時這種采集社會最大的特征就是人類沒有多余的家當，沒有貯藏食物的需求。文字也不是必須的。但隨著領土的擴張，掌權者要維持領土不丟失，就需要更為高效的通信手段，如何讓遠方的守軍收到指示就顯得迫在眉睫了。

圖1 指環王中的烽火臺

最早有中國的烽火臺，當最臨近敵人的烽火臺守候部隊發現敵情，守兵會點著狼煙。古人用“狼煙四起”來形容到處都在爆發戰爭，說明國家危機，百姓要遭殃！這種通信的弊端是，只能顯示兩種狀態，“有”或“無”敵情。

圖2 沙普發明的信號塔示意圖

再到16世紀法國的克洛德?沙普發明的信號塔，沙普制作的信號塔主要是通過視覺，從一座信號塔向另一座視覺范圍內的信號塔發送信號。和烽火臺有異曲同工之處，而信號塔通過在橫梁兩端安裝兩個巨大懸臂，分別由纜索操縱，懸臂可以形成七個角度，相鄰之間相差四十五度，單次可以傳輸98種信息。1799 年拿破侖政變成功后，通過信號塔向全國各地發送了一條信息“巴黎無事，良民皆安”。

信號塔相對于烽火臺，信息容量得到了提升；但不到半個世紀，沙普信號塔網絡卻銷聲匿跡了，被電報完全取代。在電報以前包括信件、烽火臺、信號塔等都極容易受到天氣的影響，而且傳遞信息很容易被中斷或解讀錯誤等問題。在軍事領域，一個錯誤信息帶來的后果是不堪設想的。

電報在遠距離通信領域跨出巨大一步，可使軍事命令迅速傳達下去，給傳媒業帶來最新的消息，提供寶貴的商業信息，讓遙遙相隔的公司可以進行實時交易等，這可是人類信息史上劃時代的發明。

2、無線通信基礎

人類的通信隨著電報的發明，一直在努力提升信號傳輸速度和容量。從早期的模擬調制僅有2種符號（symbol）來區分0或1，到如今的數字調制，例如QAM則有更多的符號，每個符號都有相應的相位和幅度值。

表1 無線通信的調制技術和采用示例

以16-QAM為例，通過QAM調制可得到16個不同的波形，分別代表0000，0001....這也意味著一共有16種符號，一個符號可以傳遞4 bit信息。

圖3 16-QAM示意圖

Part.1

QAM的星座圖

在數字信號調制中，星座圖通常用于表示QAM調制二維圖形。星座圖相對于IQ調制而言，將數據調制信息映射到極坐標中，這些信息包含了信號的幅度信息和相位信息。

星座圖上的每一個點，都表示一個符號。該點I軸和Q軸的分量分別代表著正交的載波上的幅度調整。該點到原點的距離A就是調制后的幅度，夾角φ就是調制后的相位。

圖4 QAM的星座圖

而星座圖上點的數量，決定了每個符號傳輸的比特數。例如：

· 256-QAM，256是2的8次方，每個符號能傳輸8bit的數據。

· 1024-QAM，1024是2的10次方，每個符號能傳輸10bit的數據。

因此，作為比256-QAM更高階的1024-QAM，數據傳輸的峰值速率進一步提高25%。

圖5 WiFi 6 1024-QAM

Part.2

噪聲與干擾對QAM的影響

盡管較高階的調制速率能夠為無線電通信系統提供更快的數據速率和更高水平的頻譜效率，但這是有代價的。較高階的調制方案對噪聲和干擾的適應性要差得多。

因為發送一個符號所用的載波頻寬是固定的，發送時長也是一定的，較高階意味著兩個符號之間差異就越小。這不僅對接收雙方的器件要求很高，而且對環境的要求也很高。也就是說，如果環境過于惡劣，終端將無法使用高階的QAM模式通信，只能使用較低階次的調制模式。

3、測試應用

普尚SP900系列信號分析儀可支持最新的無線通信標準信號，如5G NR、WLAN、Bluetooth的信號解調分析，2/3/4/5G，數字調制解調分析等。SP206V信號發生器支持生成更準確的信號來激勵器件和系統，可輸出2/3/4/5G，矢量信號，以及BPSK、QAM等，是進口高端信號發生器的首選替代方案。

圖6 典型的數字調制信號解調分析：32APSK調制分析(上圖)，256QAM調制分析(下圖)