在Sub-1GHz无线通信系统中，调制解调技术是连接“数字信息”和“无线电波”的关键环节。一段来自传感器的温度、湿度、压力数据，或者MCU产生的一串“0”和“1”，本身并不能直接通过天线高效地辐射到远端。
要让这些数字信息进入无线信道，就需要先把信息“加载”到射频载波上，这个过程就是调制（Modulation）；同样地，接收端从射频信号中把原始信息提取出来，这个过程就是解调（Demodulation）。
从通信系统的角度看，调制解调技术决定了无线链路如何在“通信距离、数据速率、带宽、功耗、抗干扰能力、接收灵敏度”等指标之间进行权衡，因此调制解调技术也是Sub-1GHz射频通信芯片和无线模组设计中的核心技术之一。
基于天线物理定律可知：天线的辐射效率与其物理长度相对于工作波长的电长度强相关。而数字信号通常表现为低频基带电平跳变（如...0 1 0 0...），其波长相对较长，这就导致设备上的小尺寸天线的电长度远小于谐振所需的1/4波长量级，阻抗失配严重，辐射电阻趋近于零，能量仅能以近场感应形式束缚于馈线近旁，无法形成向外传播的远场行波。
因此，无线通信系统通常会生成一个高频、稳定的正弦载波：s（t）=Acos（2πf_ct+φ），其中：A表示载波幅度，代表射频信号的输出功率大小；（f_ct）表示载波中心频率；φ表示载波初始相位——这个载波本身是恒定不变的正弦波，不携带任何有效业务数据，只作为信息传输的“运载载体”。
模拟调制与数字调制的效果示意图
传感器、MCU所生成的二进制比特流属于低频基带信号，无线通信系统中的射频发射机需要通过调制技术将其调制到“运载载体”上，改变“运载载体”的载波幅度 A、频率（f_ct）、相位φ中的一个或多个维度，从而把数字信息映射到射频信号的时变参数上，完成低频基带信号到携带数字信息的高频无线射频载波信号的转换。
从正弦载波的数学表达式s（t）=Acos（2πf_ct+φ） 可知，可调制的独立参数共有三个：载波幅度 A、频率（f_ct）、相位φ，据此，调制方式可划分为幅度调制、频率调制和相位调制三种基本类型。
进一步地，依据基带信号的性质，调制技术又可归纳为模拟调制与数字调制两大类。其中，模拟调制主要包括调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）；数字调制则主要包括幅移键控（ASK）、开关键控（OOK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）等，这些基本调制方式共同构成了Sub-1GHz射频通信中各类复杂调制方案的技术基础。
ASK，全称Amplitude Shift Keying，幅移键控——它是一种通过改变载波幅度来传输数字信息的数字调制技术。其基本思想是：利用数字信号控制射频载波的幅度，使不同的数字符号对应不同的载波幅度，而载波的频率保持不变，相位关系也保持相应稳定。
以二进制ASK（2ASK）为例，可以使用两个不同的载波幅度分别表示数字“0”和“1”。当发送数字“1”时，载波以较高幅度发送；当发送数字“0”时，则以另一种幅度发送。接收端通过检测载波幅度的变化，就可以判断当前传输的是哪一个数字符号。
ASK的优势在于实现原理比较简单，调制和解调电路相对容易实现，系统成本和功耗也可以做到较低，因此在低速率、低成本的无线通信场景中具有一定应用价值。但由于信息直接承载在载波幅度上，信号幅度容易受到无线信道衰减、噪声、干扰以及多径传播的影响，因此ASK对幅度变化比较敏感。在无线环境较为复杂的情况下，系统需要通过合理的接收门限、自动增益控制、同步以及编码等技术提高通信可靠性。
OOK，全称On-Off Keying，即开关键控——它是一种特殊的ASK调制方式。它不再使用两个不同的非零幅度，而是将其中一个幅度设置为零，通过载波的“有”和“无”来表示不同的数字状态。
最简单的二进制OOK可以表示为：1→ON、0→OFF，也就是说，当发送数字“1”时，射频载波正常发射；当发送数字“0”时，则关闭载波或者使载波幅度降为零。
OOK最大的特点是实现简单、成本较低、功耗较低，适合对硬件复杂度和成本较为敏感，同时数据量较小、传输速率要求不高的无线应用，例如简单遥控、无线开关和低功耗传感器等。但与此同时，OOK对噪声、干扰以及接收信号幅度变化也较为敏感，因此在复杂无线环境下，需要结合接收门限、同步、编码和协议机制进行综合设计，以提高通信的可靠性。
FSK，全称Frequency Shift Keying，频移键控——它是一种通过改变载波频率来传输数字信息的数字调制技术。其基本思想是：利用数字信号控制射频载波的频率，使不同的数字符号对应不同的载波频率，而载波的幅度通常保持不变，相位则根据具体FSK调制方式进行连续或相应变化。
以二进制FSK（2FSK）为例，可以使用两个不同的载波频率分别表示数字“0”和“1”。当发送数字“0”时，载波工作在频率f0；当发送数字“1”时，载波切换到频率f1。接收端通过检测载波频率的变化，就可以判断当前传输的是哪一个数字符号。
FSK的优势在于信号幅度基本保持恒定，对幅度变化和非线性失真具有较好的适应能力，因此能够较好地适配高效率功率放大器，在低功耗、远距离的无线通信场景中具有较高的应用价值。
同时，FSK的调制和解调原理相对成熟，工程实现较为稳定，在Sub-1GHz无线通信中应用广泛。但与此同时，FSK的频率偏移、符号速率以及滤波参数会直接影响信号带宽和频谱占用，因此在实际应用中，需要结合通信速率、信道带宽、接收灵敏度以及抗干扰能力等因素进行综合设计。
GFSK，全称Gaussian Frequency Shift Keying，高斯频移键控——它是一种在FSK调制基础上引入高斯滤波的数字调制技术。其基本思想是：在数字信号进入FSK调制器之前，先通过高斯低通滤波器对基带信号进行平滑处理，再利用处理后的信号控制载波频率，使数字信息通过载波频率的变化进行传输。
与传统FSK相比，GFSK并不是改变FSK通过频率变化传输信息的基本原理，而是在调制前对数字基带信号进行高斯滤波，从而减缓频率变化过程，降低信号在频率切换过程中产生的高频分量和频谱旁瓣，使调制信号具有更加紧凑的频谱特性。
GFSK的优势在于能够在保持FSK恒包络或近似恒包络特性的同时，有效改善频谱利用率，降低邻道干扰，因此适合对频谱占用、功耗和通信可靠性具有一定要求的无线通信场景。
PSK，全称Phase Shift Keying，相移键控——它是一种通过改变载波相位来传输数字信息的数字调制技术。其基本思想是：利用数字信号控制射频载波的相位，使不同的数字符号对应不同的载波相位，而载波的幅度和频率通常保持不变。
以二进制PSK（BPSK）为例，可以使用两个相差180°的载波相位分别表示数字“0”和“1”。当发送数字“0”时，载波采用0°相位；当发送数字“1”时，载波则采用180°相位。接收端通过检测载波相位的变化，就可以判断当前传输的是哪一个数字符号。
PSK的优势在于能够在保持载波幅度基本恒定的情况下传输数字信息，具有较好的抗噪声能力和较高的频谱利用效率，因此适合对通信可靠性和频谱效率具有一定要求的无线通信场景。根据一个符号所对应的相位状态数量不同，PSK还可以进一步分为BPSK、QPSK、8PSK等不同形式，在实际数字通信系统中具有广泛应用。
什么是MSK调制技术？
MSK，全称Minimum Shift Keying，最小频移键控——它是一种特殊的连续相位频移键控（CPFSK）数字调制技术。其基本思想是：通过改变载波频率来传输数字信息，并将频率偏移设置在满足正交条件的最小值，同时保证载波相位在符号切换过程中保持连续，从而减少频率切换带来的相位突变和频谱扩展。
MSK的优势在于具有恒包络和连续相位的特点，能够较好地适配高效率功率放大器，同时具有较为紧凑的频谱特性和较好的抗噪声能力，因此适合对功耗、频谱占用和通信可靠性具有一定要求的无线通信场景。在实际无线通信系统中，MSK也是连续相位FSK技术的重要基础。但与此同时，MSK对频率偏移、时钟同步以及接收机解调性能具有一定要求，因此在实际应用中，需要结合数据速率、信道带宽、频率偏移和接收灵敏度等参数进行综合设计。
在Sub-1GHz领域，还有一种非常重要的调制技术——CSS，Chirp Spread Spectrum，线性调频扩频。LoRa采用的核心物理层技术就是基于Chirp Spread Spectrum的扩频调制方案。
与传统FSK在几个离散频率之间切换不同，Chirp信号的瞬时频率会随着时间连续变化，如下图所示：
也就是说，在一个符号持续时间内，信号频率会按照一定规律进行连续扫频。CSS通过扩展信号带宽、利用扩频增益等方式，使系统能够在较低接收信号功率条件下实现可靠通信，因此非常适合低速率、长距离、低功耗的IoT场景。
发送端完成调制后，射频信号会经过射频功率放大器、发射天线、无线信道和接收天线，最终到达接收端。但接收机实际接收到的并不是理想状态下干净的“0”和“1”，而是叠加了各种噪声和干扰的射频信号——信号在传播过程中会受到路径损耗、同频干扰、邻道干扰、多径效应、频率偏移、时钟偏差以及衰落等多种因素影响。
接收机通常会先通过射频前端对目标信号进行选择、放大和滤波，将需要接收的信号从复杂的无线环境中提取出来，随后再进入基带处理和解调环节。经过解调后，接收端得到的是恢复后的数字符号或基带数据，随后还需要经过同步、数据恢复、帧解析、校验等处理，最终交由上层协议栈进行处理。
值得注意的是，不同调制方式之间并不存在绝对的“优劣”之分——调制技术本质上是在不同系统指标之间进行权衡，在实际Sub-1GHz无线产品设计中，开发者往往需要结合通信距离、数据速率、接收灵敏度、发射功率、信道带宽、系统功耗、抗干扰能力、网络容量以及所在地区的无线电法规要求等因素进行综合选择。
深圳市华普微电子股份有限公司成立于2004年，主要从事采用Sub-1GHz无线通信技术为核心的无线通信射频芯片及模块和高精度传感器芯片的研发、生产和销售，是具备Sub-1GHz无线通信射频芯片全链路自研能力的芯片设计企业。
华普微专注于物联网无线通信传输、采集技术的研发和突破，经过多年技术积累，已发展成为集射频芯片设计、固件与协议设计、应用开发与测试于一体的物联网系统级服务提供商，自主开发的Sub-1GHz无线通信射频芯片是物联网领域重要的基础通信芯片。
