电磁波的信号加载说明

 电磁波的信号加载
 电磁波(Electromagnetic wave)是由同相振荡 且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性，其粒子形态称为光子，电磁波与光子不是非黑即白的关系，而是根据实际研究的不同，其性质所体现出的两个侧面。由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。电磁波在真空中速率固定，速度为光速。

 在1865年James Clerk Maxwell提出了电磁基本方程（麦克斯韦方程）预测了电磁波的存在，并指出电磁波是由波动的电场和磁场构成，传播速度可通过自由空间的基本电磁属性来计算。

 电磁场包含电场与磁场两个方面，分别用电场强度E或电位移D及磁通密度B（或磁场强度H）表示其特性；E和H在空间上都是正弦变化的。在相位上，电场和磁场相互垂直，并且都垂直于传播方向。每秒通过某特定位置的波峰的个数成为频率（f），可用每秒的周期数来量度（赫兹Hz）。在雷达系统中，频率通常指载波的频率。两个相邻波峰之间的距离成为波长λ。波长与频率的关系：λ=c/f=2π/λ=2πf/c。瞬时的能量通量密度（w/m2）为|S|=E×H，S为波印亭矢量。

  载波信号单位Hz，就是把普通信号（声音、图象）加载到一定频率的高频信号上，在没有加载普通信号的高频信号时，高频信号的波幅是固定的，加载之后波幅就随着普通信号的变化而变化（调幅），还可以调相，调频。载波信号一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，频率越高，对应着电磁波的波长越短，能量越高，衰减越快，穿透性越差，散射越少，对人体伤害越大。
 幅度调制 Amplitude Modulation，这种调制方式改变的是信号的幅度或者强度。幅度调制是第一种用于广播声音的调制类型。

 频率调制Frequency modulation，这种调试方式改变的是信号的频率。频率调制的优点是可以限制信号上的幅度噪声，因为只有频率变化才能携带所需的信息。这可以通过使信号通过一个进入限制的阶段来实现，从而消除可能是噪声和一般信号变化的结果的幅度变化。

 相位调制Phasemodulation，相位调制根据调制信号改变载波的相位。相位调制和频率调制有许多相似之处并且是相互联系的——一个是另一个的差分。

调制组合可以使用结合幅度和角度调制分量的调制形式。以这种方式可以获得性能的增强。

 正交幅度调制QAM，Quadrature Amplitude Modulation是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式。这两个载波通常是相位差为90度（π/2）的正弦波，因此被称作正交载波。 在接收器处，由于它们的正交特性，两个波可以相干分离（解调）。 另一个关键属性是，与载波频率相比，调制是低频/低带宽波形，这被称为窄带假设。
幅度相位调制APSK，AmplitudePhaseShiftKeying：是一种幅度相位调制方式，与传统方型星座QAM（如16QAM、64QAM）相比，在卫星信道中使用高阶调制方式，显然也意味着在抗噪声接收方面的技术进步。 与 QAM 相比，使用 APSK，可以安排星座以优化峰值与平均功率比，并且可以设置更少的幅度级别。    正交频分复用OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing通过整合调制技术和复用技术来提高频谱效率。传输信道被分成许多较小的子信道或子载波。选择副载波频率和间距时需使它们成正交关系。
 信号带宽：定义了在给定无线电频谱段内可以容纳的信道数量。随着无线电频谱压力的增加，无线电信号带宽是任何类型无线电发射或传输的重要特征。可分为模拟信道和数字信道。无线调幅广播以载波频率为中心频率，将原始信号作为两个相同带宽的边带(上下边带)寄载到该载波上，调制后的该调幅信号总带宽为原始信号的2倍。
数据速率和波特率：香农-哈特雷定律，理论上的最大数据速率或信道容量（C）（单位为bits/s）是信道带宽（B）信道（单位为Hz）和信噪比（SNR）的函数：

C = B log2 （1 + SNR）
最大数据速率与带宽成正比，与SNR成对数比。在误码率（BER）一定的情况下，噪声会大幅降低数据速率。
　　另一个关键因素是波特率，即每秒传送的调制符号数。调制符号这个术语是指正弦载波信号的一种具体状态。它可以是振幅、频率、相位或者这些参数的某种形式的组合。基本的二进制传输模式采用每个符号一比特的机制。
影响频谱效率的因素：
　　正向纠错（FEC）技术：可以大幅改进BER。这种编码方式可以增加额外的比特数，因此可以检测和纠正错误。额外的编码比特会增加信号的开销，从而降低数据的净比特率，不过这往往是CNR的一位数dB改进的一个可以接受的折衷因素。如今几乎所有的无线系统都有这种编码增益。
　　数字压缩的技术：要发送的数字数据易受用来大幅减少信息量的压缩算法的影响。这样就可以减少数字信号量，以便这些信号以更短更慢的数据流进行传输。比如，数字手机和互联网协议语言（VoIP）电话的语言信号就是经过压缩的。MP3或AAC文件的音乐经过压缩后可以获得更快的传输速度，并且所需的存储空间也更小。视频经过压缩后，高分辨率的图像可以更快地传输或者在带宽有限的系统中传输。
　　多输入多输出（MIMO）技术，该技术使用多个天线和收发器来传送两个或多个比特流。单个高速率流被分成两个并行流，并同时以相同的带宽进行传输。通过对流及其独特的通路特性进行编程，接收器可以对每个流进行识别和解调，并将其重编成原始的流。因此，MIMO可以提升数据速率、噪声性能和频谱效率。802.11n和802.11ac/ad等更新的无线LAN （WLAN）标准以及LTE和WiMAX等蜂窝标准都采用MIMO技术。