QAM（正交幅度调制）和OFDM（正交频分复用）之间的联系以及对数据传输速率的影响

QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）和OFDM（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，正交频分复用）是两种在现代通信系统中广泛使用的调制技术，它们之间存在着紧密的联系。

技术层面的联系：
- OFDM是一种信道复用方式，它通过将数据分配到多个子载波上，这些子载波在频域上是正交的，从而实现频谱的高效利用和抗多径干扰的能力。OFDM中的每个子载波可以看作是正交的正弦和余弦波形，它们在一定的时间区间内是正交的，即它们的内积为零。
- QAM是一种数字调制方式，它通过改变正弦波的幅度和相位来传输数据。在OFDM系统中，QAM被用于调制每个子载波，以增加每个子载波的数据承载能力。例如，一个OFDM系统可以将64-QAM应用于每个子载波，这意味着每个子载波可以携带6比特的信息。
应用层面的联系：
- 在OFDM系统中，数据被分成多个低速数据流，每个数据流经过QAM调制后分配到不同的子载波上。这样，OFDM传输的实质就是让不同频率的正弦余弦波乘上幅度信息，再通过IFFT（逆快速傅里叶变换）将这一系列谐波相加后进行传输。而QAM调制的信息就隐藏在正弦波的幅度和相位上。
性能提升：
- 相较于单载波QAM，多载波OFDM系统在传输性能上有所提升，但这也增加了计算复杂度。随着数字信号处理技术的发展，人们对通信宽带化、数字化、个人化和移动化的需求不断增加，OFDM和QAM的结合使用变得越来越重要。
实现层面的联系：
- 在OFDM的实现过程中，通常需要进行串并转换，将输入的串行数据流分成多个并行数据流，每个数据流经过QAM调制后分配到对应的子载波上。在接收端，通过相干解调的方式，实现信号的分离，再经过并串转换，从而完成信号的传输。

总结来说，OFDM和QAM在现代通信系统中是相辅相成的两种技术，OFDM通过使用多个正交子载波提高了频谱利用率和抗干扰能力，而QAM则通过调制这些子载波的幅度和相位增加了每个子载波的数据承载能力。两者的结合使用，使得通信系统能够更高效、更可靠地传输数据。

以上内容由AI助手根据以下参考资料总结：

简而言之，QAM是数字调制方式，OFDM是信道复用方式。4G和5G离不开这两种技术的结合。

怎么理解QAM和OFDM在移动通信如NR 5G中对数据速率的影响？

频域上
举个例子5G NR 带宽为100MHz的无线信道可以映射成 n = N R B ∗ N s u b c a r r i e r / R B = 273 ∗ 12 = 3276 n=N_{RB} * N_{subcarrier/RB}=273*12=3276 n=NRB∗Nsubcarrier/RB=273∗12=3276个间隔30kHz的子载波。如采用64QAM的调制方式，每个子载波可以携带 n l o g 2 64 = 6 b i t s nlog_264=6 bits nlog264=6bits，最终100MHz的带宽一次性可携带 3276 ∗ 6 = 19656 b i t s ( = 2457 b y t e s ) 3276*6=19656bits(=2457bytes) 3276∗6=19656bits(=2457bytes)的数据。
时域上
另一方面数据的传输会遵循一定时隙的安排。在30kHz子载波间隔下，一个slot的间隔是500us, 每个slot安排14个symbol。一秒内共有28000个symbol总共携带的数据有 28000 ∗ 6 = 168 ， 000 b i t s ( = 21 , 000 b y t e s ) 28000*6=168，000bits(=21,000bytes) 28000∗6=168，000bits(=21,000bytes)

实际系统中数据的传输速率要综合考虑调制方式，带宽，子载波间隔，时隙资源分配（上下行调度）等以及其他方面如MIMO技术。