????????频带信号的发送和接收在通信系统模型中的位置如图所示
????????基带信号通过调制转换成频带信号，基本思路是发送端产生高频载波信号，让高频载波的幅度、频率或相位随着调制信号变化，接收端收到后，从中将调制信号恢复出来。根据要调制的信号是模拟信号还是数字信号，调制分为模拟调制和数字调制。
1.模拟调制
? ? ? ? 指要调制的信号是模拟信号，一般分为幅度调制（调幅）、频率调制（调频）和相位调制（调相）。在移动通信系统中调幅用的比较多。
? ? ? ? 直接将低频电信号与高频载波信号相乘即可得到高频已调信号，需注意，低频电信号的幅值必须恒大于0，否则高频载波信号的幅度不会完全按照低频信号来变化。
????????为了保证低频信号f(t)的幅值恒大于0，将f(t)的电平抬高，使得
恒大于0，再与高频载波相乘，这就是标准幅度调制。设载波信号为
则，已调信号表示为
????????利用二极管的单向导通性和电容的高频旁路（包络检波）和隔直特性就可以实现解调。标准幅度调制的问题在于效率很低，在双向无线电通信小中很少采用，被广泛用于无线电广播中。
? ? ? ? 双边带调制的已调信号表示为，在解调时若仍采用包络检波会发生严重失真，所以双边带调制采用相干解调，即在接收端提取同步信息，产生一个与高频载波信号同频同相的本地载波，与接收信号相乘，再通过低通滤波，即可恢复出调制信号，表示为
因为的频率远高于f(t)，所以可以利用低通滤波器LPF将f(t)恢复出来。
????????关于上边带和下边带范围的定义如下图所示
? ? ? ? ?上边带和下边带都来源于基带频谱，各自携带了基带信号的全部信息。故上边带和下边带携带了相同的信息，应该只发送其中一个边带就可以了，可以节省一半的带宽，由此引出了单边带调制，用理想低通滤波器截取下边带信号发射出去，就是下边带调制，用理想高通滤波器截取上边带信号发射出去，就是上边带调制，解调采用相干解调。
? ? ? ? 双边带调制和单边带调制都是利用一路载波来传输一路信号，若采用两路载波，一路载波为，另外一路载波为
，则可以并行传输两路信号，这就是IQ调制，又叫正交调制。已调信号表示为
解调方式与相干解调类似，如下图所示
2.数字调制
? ? ? ? 如果要传输0110001这样的二进制数据，就要用到数字调制，思路与模拟调制类似，通过控制高频载波的幅度、频率或相位来实现数字信号的传输。PSK调制和QAM调制是移动通信系统中最常见的两种数字调制。
? ? ? ? PSK：相移键控，让高频载波的相位随着输入的数字信号变化。
? ? ? ? BPSK，二相相移键控，载波的相位有两种，分别代表0和1。0对应载波相位为0，已调信号为，1对应载波相位相位为
，已调信号为
，两个已调信号中都有
，只要在幅度调制之前增加一个映射（0
+1,1
-1）即可。解调时，低通滤波后，在每个码元的中间时刻进行采样判决，就可以恢复出数据。
? ? ? ? QPSK，四相相移键控，载波的相位有4种，分别代表00、01、11、10（格雷码）。00对应载波相位，01对应
，11对应
，10对应
，已调信号中均同时含有
和
，故只要在IQ调制之前增加一个映射即可实现QPSK。
? ? ? ? 8PSK，8相相移键控，载波的相位有8种，分别代表000、001、011、010、110、111、101、100（格雷码）。
? ? ? ? 随着相位数的增加，一个码元可以传输的比特数也随之增加，但相位数不能无限制的一直增下去，相邻相位之间的相位差减小，已调信号的抗干扰能力降低，所以要想进一步提高一个码元的传输比特数，可以让载波的幅度和相位都随着输入数据变化，这就是QAM正交幅度调制。
? ? ? ? 16QAM：幅度和相位的组合共16种。
? ? ? ? 综上所述，数字调制和解调原理可以总结为下图
? ? ? ? ?BPSK：调制时，1bit映射为1个I路数据，Q路数据恒为0电平，解调时，采样得到的1个I路数据映射为1bit。
? ? ? ? QPSK：调制时，2bit映射为1对IQ数据，解调时，采样得到的1对IQ数据映射为2bit。
? ? ? ? 8PSK：调制时，3bit映射为1对IQ数据，解调时，采样得到的1对IQ数据映射为3bit。
? ? ? ? 16QAM：调制时，4bit映射为1对IQ数据，解调时，采样得到的1对IQ数据映射为4bit。
? ? ? ? 输入数据。IQ数据和载波相位/幅度三者之间的映射关系可以画到一张图中，就是星座图。数字调制也因此而经常被称为“星座调制”。
? ? ? ? 相同码元速率的情况下，数字调制的阶数越高，每个码元承载的比特数越多，调制效率越高，比特速率也就越高，设某数字调制对应的码元有N种，则每个码元承载的比特数为
? ? ? ? 码元又称为‘符号’。在通信信道种持续固定时间，具有一定相位或幅值的一段余弦载波，就是码元。BPSK有2种码元，对应2种相位的余弦波。QPSK有4种码元，对应4种相位的余弦波。
? ? ? ? 单位时间内传输的码元个数称为波特率，单位为Baud。采用16QAM时，每个码元可以传输4bit，若波特率为100Baud，则比特速率为400bit/s。
3.变频技术
? ? ? ? 直接利用IQ调制将基带信号变换为频带信号，称为直接上变频（下图左），解调时，直接利用IQ解调，将频带信号变换回基带信号，称为直接下变频（下图右），它和直接上变频统称为直接变频。
? ? ? ? ?通信系统中，考虑到实现难度等因素，有时候不将基带信号直接变换为射频信号，或将射频信号直接变换为基带信号，而是先将基带信号变换到中频，再从中频变换到射频，这叫间接上变频。反之，叫间接下变频。
? ? ? ? 对于间接上变频而言，基带变换到中频就是IQ调制的过程，只不过载波的频率是中频而已。中频变换到射频的过程实质上就是一个混频的过程，将载波频率由中频变换为射频。如下图所示。
直接下变频恰好相反，先对射频进行混频，得到中频，再进行IQ解调得到基带。
? ? ? ? 一般基带信号都是数字信号，中频处理也是数字化的，因此，基带和中频间的上变频和下变频一般都是通过数字信号处理实现。
? ? ? ? 模拟下变频得到的模拟中频信号，需要进行模数转换才能进行后续的数字信号处理，模数转换涉及采样，前文中的采样是针对基带信号的，这里的采样是针对带通信号（基带信号经载波调制后得到的已调信号）的。直接变频得到的射频信号、间接变频得到的中频信号和射频信号都是带通信号。
? ? ? ? 带通信号的载波频率都比较高，若像那奎斯特定理那样使用大于2倍最高频率的采样频率，对ADC的处理能力要求非常高。为了用低一些的采样频率对带通信号采样，引出带通采样定理。
? ? ? ? 设采样频率为，从采样值中无失真地恢复出带通信号地充要条件是采样频率
满足
其中，m=1，2，...，，
指不大于
的最大整数。
????????由上式可知，m去最值时，能取到的最低采样频率是2B，为了能用最低的采样频率对带通信号进行采样，在设计带通信号时，一般将带通信号的最高频率设为带宽的整数倍（）。
? ? ? ? 当带通采样定理中的信号最高频率时，这种信号一般称为低通信号，此时的带通采样定理就是奈奎斯特采样定理。
? ? ? ? 采样频率高于信号最高频率两倍称为过采样，采样频率低于信号最高频率两倍称为欠采样，故对基带信号的采样都是过采样，对带通（频带）信号的采样可以是过采样，也可以是欠采样。