Bezprzewodowa komunikacja cyfrowa: Zasada działania modulacji IQ

Bezprzewodowa komunikacja cyfrowa: zasada działaniaModulacja IQ
Modulacja IQ stanowi podstawę różnych metod modulacji wyższego rzędu, szeroko stosowanych w technologiach LTE i WiFi, takich jak BPSK, QPSK, QAM16, QAM64, QAM256 itd. Zrozumienie zasady działania modulacji IQ jest niezbędne dla lepszego zrozumienia mechanizmu implementacji OFDM w LTE i WiFi. Ponieważ metody modulacji stosowane na każdej podnośnej OFDM to nadal różne techniki modulacji QAM oparte na modulacji IQ, a w istocie implementacja OFDM polega na superpozycji modulacji IQ na wielu ortogonalnych podnośnych.
Koncepcje I i Q w modulacji IQ odpowiadają skrótom dwóch angielskich słów: „w fazie” i „kwadratura”. Mówiąc wprost, nazwy sygnałów I i Q nie mają znaczenia. Czym jest „zgodna faza”? Czym jest ortogonalność? Jaki sygnał służy jako punkt odniesienia do określenia…fazai kwadratura? W praktyce, jako sygnały I i Q, zazwyczaj używa się zestawu fal cosinusowych i sinusoidalnych o tej samej częstotliwości. Zatem sygnał cosinusowy używany jako sygnał I jest w rzeczywistości sygnałem odniesienia, który oczywiście jest sygnałem w fazie. Sygnał cosinusowy, który jest przesunięty w fazie o 90 stopni względem sygnału I, jest naturalnie jego sygnałem kwadraturowym. Zatem najprostsze zrozumienie sygnałów modulacyjnych IQ polega na traktowaniu sygnału I jako sygnału nośnej kosinusowej, a sygnału Q jako sygnału nośnej sinusoidalnej o częstotliwości różniącej się o 90 stopni od sygnału I.

Tak zwana modulacja IQ polega na wykorzystaniu zestawu sygnałów I, czyli sygnałów kosinusoidalnych, i sygnałów Q, czyli sygnałów sinusoidalnych (z różnicą fazową 90 stopni i ortogonalnych względem siebie) o tej samej częstotliwości co nośne, do jednoczesnej modulacji dwóch sygnałów pasma podstawowego do obu nośnych, a następnie nałożeniu na siebie tych dwóch zmodulowanych sygnałów i przesłaniu ich przez obwód RF. Po odebraniu sygnału częstotliwości radiowej, odbiornik wykonujeDemodulacja IQPodczas demodulacji IQ, ponieważ dwie nośne są ortogonalne względem siebie, dwa sygnały pasma podstawowego mogą zostać oddzielone od sygnału mieszanego na podstawie sygnałów nośnych I i Q użytych w poprzednim procesie modulacji i zdemodulowane oddzielnie. W przypadku sygnałów I i Q modulowanych przez IQ, zwiększenie względnej amplitudy po jednej stronie nie tylko zwiększa amplitudę sygnału modulowanego, ale także powoduje przesunięcie fazy sygnału modulowanego w kierunku strony o zwiększonej amplitudzie. Zatem zasadniczo modulacja IQ jest modulacją amplitudy wykonywaną na sygnale I i sygnale Q, ale wynik modulacji wpływa nie tylko na amplitudę sygnału modulowanego, ale także na jego zmianę fazy. Jest to podstawowa zasada działania modulacji i demodulacji IQ.