Ασύρματη ψηφιακή επικοινωνία: Αρχή λειτουργίας της διαμόρφωσης IQ

Ασύρματη ψηφιακή επικοινωνία: Αρχή λειτουργίας τηςΔιαμόρφωση IQ
Η διαμόρφωση IQ αποτελεί τη βάση διαφόρων μεθόδων διαμόρφωσης υψηλής τάξης που χρησιμοποιούνται ευρέως στους τομείς LTE και WiFi, όπως BPSK, QPSK, QAM16, QAM64, QAM256, κ.λπ. Η κατανόηση της αρχής λειτουργίας της διαμόρφωσης IQ είναι απαραίτητη για την καλύτερη κατανόηση του υποκείμενου μηχανισμού υλοποίησης OFDM στο LTE και το WiFi. Επειδή οι μέθοδοι διαμόρφωσης που χρησιμοποιούνται σε κάθε υποφέρον του OFDM εξακολουθούν να είναι διάφορες τεχνικές διαμόρφωσης QAM που βασίζονται στη διαμόρφωση IQ, και ουσιαστικά, η υλοποίηση του OFDM είναι η υπέρθεση της διαμόρφωσης IQ σε πολλαπλούς ορθογώνιους υποφέροντες.
Οι έννοιες I και Q στη διαμόρφωση IQ αντιστοιχούν στις συντομογραφίες δύο αγγλικών λέξεων: In Phase και Quadrature, αντίστοιχα. Με απλά λόγια, τα ονόματα των σημάτων I και Q δεν έχουν κανένα νόημα. Τι είναι η in-phase; Τι είναι η ορθογωνιότητα; Ποιο σήμα χρησιμοποιείται ως αναφορά για τον προσδιορισμό της in-φάσηκαι τετραγωνισμός; Στην πρακτική εφαρμογή, ένα σύνολο συνημιτονοειδών και ημιτονοειδών κυμάτων της ίδιας συχνότητας χρησιμοποιείται γενικά ως σήματα I και Q. Επομένως, το συνημιτονοειδές σήμα που χρησιμοποιείται ως σήμα I είναι στην πραγματικότητα το σήμα αναφοράς, το οποίο είναι φυσικά ένα σήμα σε φάση. Το συνημιτονοειδές σήμα που είναι 90 μοίρες εκτός φάσης με το σήμα I είναι φυσικά το σήμα τετραγωνισμού του. Έτσι, η απλούστερη κατανόηση των σημάτων διαμόρφωσης IQ είναι να θεωρήσουμε το σήμα I ως σήμα συνημιτονοειδούς φορέα και το σήμα Q ως σήμα ημιτονοειδούς φορέα με διαφορά συχνότητας 90 μοιρών από το σήμα I.

Η λεγόμενη διαμόρφωση IQ είναι η χρήση ενός συνόλου σημάτων I, δηλαδή σημάτων συνημίτονου, και σημάτων Q, δηλαδή σημάτων ημιτόνου (με διαφορά φάσης 90 μοιρών και ορθογώνια μεταξύ τους) της ίδιας συχνότητας με τους φορείς, για την ταυτόχρονη διαμόρφωση δύο σημάτων βασικής ζώνης στους δύο φορείς και στη συνέχεια την υπέρθεση των δύο διαμορφωμένων σημάτων και τη μετάδοσή τους μέσω ενός κυκλώματος RF. Μετά τη λήψη του σήματος ραδιοσυχνότητας, ο δέκτης εκτελείΑποδιαμόρφωση IQΚατά την αποδιαμόρφωση IQ, επειδή οι δύο φέροντες είναι ορθογώνιοι μεταξύ τους, τα δύο σήματα βασικής ζώνης μπορούν να διαχωριστούν από το μικτό σήμα με βάση τα σήματα φέροντος I και Q που χρησιμοποιήθηκαν στην προηγούμενη διαδικασία διαμόρφωσης και να αποδιαμορφωθούν ξεχωριστά. Και για τα δύο σήματα I και Q που διαμορφώνονται από το IQ, η αύξηση του σχετικού πλάτους της μίας πλευράς όχι μόνο αυξάνει το πλάτος του διαμορφωμένου σήματος, αλλά προκαλεί επίσης τη μετατόπιση της φάσης του διαμορφωμένου σήματος προς την πλευρά με αυξημένο πλάτος. Ουσιαστικά, η διαμόρφωση IQ είναι η διαμόρφωση πλάτους που εκτελείται στο σήμα I και στο σήμα Q, αλλά το αποτέλεσμα της διαμόρφωσης δεν επηρεάζει μόνο το πλάτος του διαμορφωμένου σήματος, αλλά και την αλλαγή φάσης του. Αυτή είναι η βασική αρχή λειτουργίας της διαμόρφωσης και της αποδιαμόρφωσης IQ.