ارتباط دیجیتال بی‌سیم: اصل کار مدولاسیون IQ

ارتباط دیجیتال بی‌سیم: اصول کارمدولاسیون ضریب هوشی
مدولاسیون IQ پایه و اساس روش‌های مختلف مدولاسیون مرتبه بالا است که به طور گسترده در زمینه‌های LTE و WiFi مانند BPSK، QPSK، QAM16، QAM64، QAM256 و غیره استفاده می‌شود. درک اصل کار مدولاسیون IQ برای درک بهتر مکانیسم پیاده‌سازی OFDM در LTE و WiFi ضروری است. زیرا روش‌های مدولاسیون مورد استفاده در هر زیرحامل OFDM هنوز تکنیک‌های مختلف مدولاسیون QAM مبتنی بر مدولاسیون IQ هستند و اساساً، پیاده‌سازی OFDM روی هم قرار دادن مدولاسیون IQ روی چندین زیرحامل متعامد است.
مفاهیم I و Q در مدولاسیون IQ به ترتیب با اختصارات دو کلمه انگلیسی In Phase و Quadrature مطابقت دارند. اگر بخواهیم به طور ساده از معنای تحت‌اللفظی صحبت کنیم، نام سیگنال‌های I و Q هیچ معنایی ندارند. هم فاز چیست؟ تعامد چیست؟ از چه سیگنالی به عنوان مرجع برای تعیین هم فازی استفاده می‌شود؟فازو تربیع؟ در پیاده‌سازی عملی، معمولاً مجموعه‌ای از امواج کسینوسی و سینوسی با فرکانس یکسان به عنوان سیگنال‌های I و Q استفاده می‌شوند. بنابراین، سیگنال کسینوسی که به عنوان سیگنال I استفاده می‌شود، در واقع سیگنال مرجع است که البته یک سیگنال In Phase است. سیگنال کسینوسی که ۹۰ درجه با سیگنال I اختلاف فاز دارد، طبیعتاً سیگنال تربیع آن است. بنابراین ساده‌ترین درک از سیگنال‌های مدولاسیون IQ این است که سیگنال I را به عنوان یک سیگنال حامل کسینوسی و سیگنال Q را به عنوان یک سیگنال حامل سینوسی با اختلاف فرکانس ۹۰ درجه از سیگنال I در نظر بگیریم.

مدولاسیون IQ به معنای استفاده از مجموعه‌ای از سیگنال‌های I، یعنی سیگنال‌های کسینوسی، و سیگنال‌های Q، یعنی سیگنال‌های سینوسی (با اختلاف فاز ۹۰ درجه و عمود بر یکدیگر) با فرکانس یکسان به عنوان حامل‌ها، برای مدوله کردن همزمان دو سیگنال باند پایه به دو حامل و سپس روی هم قرار دادن دو سیگنال مدوله شده و انتقال آنها از طریق یک مدار RF است. پس از دریافت سیگنال فرکانس رادیویی، گیرنده عملیات زیر را انجام می‌دهد:دمدولاسیون ضریب هوشیدر طول دمدولاسیون IQ، از آنجا که دو حامل بر یکدیگر عمود هستند، دو سیگنال باند پایه می‌توانند بر اساس سیگنال‌های حامل I و Q که در فرآیند مدولاسیون قبلی استفاده شده‌اند، از سیگنال ترکیبی جدا شده و به طور جداگانه دمدوله شوند. برای هر دو سیگنال I و Q که توسط IQ مدوله شده‌اند، افزایش دامنه نسبی یک طرف نه تنها دامنه سیگنال مدوله شده را افزایش می‌دهد، بلکه باعث می‌شود فاز سیگنال مدوله شده به سمتی که دامنه آن افزایش یافته است، تغییر کند. بنابراین اساساً، مدولاسیون IQ مدولاسیون دامنه‌ای است که روی سیگنال I و سیگنال Q انجام می‌شود، اما نتیجه مدولاسیون نه تنها بر دامنه سیگنال مدوله شده، بلکه بر تغییر فاز آن نیز تأثیر می‌گذارد. این اصل کار اساسی مدولاسیون و دمدولاسیون IQ است.