Беспроводная цифровая связь: принцип работы IQ-модуляции

Беспроводная цифровая связь: принцип работыIQ-модуляция
IQ-модуляция является основой различных методов модуляции высокого порядка, широко используемых в областях LTE и WiFi, таких как BPSK, QPSK, QAM16, QAM64, QAM256 и т. д. Понимание принципа работы IQ-модуляции необходимо для лучшего понимания базового механизма реализации OFDM в LTE и WiFi. Поскольку методы модуляции, используемые на каждой поднесущей OFDM, по-прежнему являются различными методами модуляции QAM, основанными на IQ-модуляции, и по сути, реализация OFDM представляет собой суперпозицию IQ-модуляции на нескольких ортогональных поднесущих.
Понятия I и Q в модуляции IQ соответствуют сокращениям двух английских слов: In Phase и Quadrature соответственно. Проще говоря, из буквального значения названия сигналов I и Q не имеют смысла. Что такое синфазность? Что такое ортогональность? Какой сигнал используется в качестве опорного для определения ин-фазаи квадратуры? В практической реализации набор косинусоидальных и синусоидальных волн одинаковой частоты обычно используется в качестве сигналов I и Q. Таким образом, косинусоидальный сигнал, используемый в качестве сигнала I, на самом деле является опорным сигналом, который, конечно же, является синфазным сигналом. Косинусоидальный сигнал, который на 90 градусов не совпадает по фазе с сигналом I, естественно, является его квадратурным сигналом. Таким образом, простейшее понимание сигналов модуляции IQ заключается в том, чтобы рассматривать сигнал I как косинусоидальный несущий сигнал, а сигнал Q как синусоидальный несущий сигнал с разницей частот в 90 градусов от сигнала I.

Так называемая модуляция IQ заключается в использовании набора сигналов I, а именно косинусных сигналов, и сигналов Q, а именно синусоидальных сигналов (с разницей фаз 90 градусов и ортогональных друг другу) той же частоты, что и несущие, для одновременной модуляции двух сигналов основной полосы частот для двух несущих, а затем наложения двух модулированных сигналов вместе и передачи их через радиочастотную цепь. После получения радиочастотного сигнала принимающая сторона выполняетIQ-демодуляция. Во время демодуляции IQ, поскольку две несущие ортогональны друг другу, два сигнала основной полосы частот могут быть отделены от смешанного сигнала на основе сигналов несущих I и Q, используемых в предыдущем процессе модуляции, и демодулированы отдельно. Для обоих сигналов I и Q, модулированных IQ, увеличение относительной амплитуды одной стороны не только увеличивает амплитуду модулированного сигнала, но и приводит к смещению фазы модулированного сигнала в сторону с увеличенной амплитудой. Таким образом, по сути, модуляция IQ представляет собой амплитудную модуляцию, выполняемую на сигнале I и сигнале Q, но результат модуляции влияет не только на амплитуду модулированного сигнала, но и на изменение его фазы. Это основной рабочий принцип модуляции и демодуляции IQ.