星座圖映射（Constellation Mapping）是數字通信中的一個重要概念，主要用於調製技術中。它通過將數位訊號映射到複平面上的特定點來表示不同的符號。這些點在複平面上的分布被稱為「星座圖」，每個點對應一個特定的符號或比特組合。
1. 星座圖的基本概念
星座圖是調製技術中信號點的圖形表示。在數字通信中，數據通常以二進位形式傳輸，調製技術將這些二進位數據映射為模擬信號。星座圖中的每個點代表一個特定的符號，符號的相位和幅度決定了信號的特徵。
例如，在QPSK（正交相移鍵控）調製中，星座圖上有4個點，分別位於複平面的四個象限，每個點代表2個比特的組合（00、01、10、11）。
2. 常見的調製方式及其星座圖
- BPSK（二進位相移鍵控）：星座圖上有2個點，分別位於複平面的正負實軸上，代表0和1。
- QPSK（正交相移鍵控）：星座圖上有4個點，均勻分布在複平面的四個象限，每個點代表2個比特。
- 16-QAM（16進位正交幅度調製）：星座圖上有16個點，分布在複平面的格線上，每個點代表4個比特。
- 64-QAM（64進位正交幅度調製）：星座圖上有64個點，每個點代表6個比特。
3. 星座圖映射的作用
- 提高頻譜效率：通過將多個比特映射到一個符號，可以在有限的頻寬內傳輸更多的數據。
- 抗噪聲能力：星座圖中點之間的距離越大，抗噪聲能力越強。例如，BPSK的抗噪聲能力優於QPSK。
- 信號解調：接收端通過檢測接收信號的相位和幅度，與星座圖進行對比，從而解調出原始數據。
4. 星座圖映射的挑戰
- 噪聲和干擾：在實際通信中，噪聲和干擾可能導致接收信號的星座點偏移，增加誤碼率。
- 相位模糊：在某些調製方式中（如QPSK），接收端可能無法確定信號的絕對相位，需要通過差分編碼或其他方法解決。
- 非線性失真：功率放大器的非線性特性可能導致星座圖變形，影響通信質量。
5. 套用場景
星座圖映射廣泛套用於無線通信、衛星通信、光纖通信等領域。例如，Wi-Fi、4G/5G移動通信、數位電視廣播等都依賴於星座圖映射技術來實現高效的數據傳輸。
總結
星座圖映射是數字通信中的核心技術之一，通過將數位訊號映射到複平面上的特定點，實現了高效的數據傳輸和可靠的信號解調。不同的調製方式對應不同的星座圖，選擇合適的調製方式可以在頻寬、抗噪聲能力和數據速率之間取得平衡。