Langaton digitaalinen viestintä: ToimintaperiaateIQ-modulaatio
IQ-modulaatio on perusta useille korkeamman asteen modulaatiomenetelmille, joita käytetään laajalti LTE- ja WiFi-aloilla. Näitä menetelmiä ovat esimerkiksi BPSK, QPSK, QAM16, QAM64, QAM256 jne. IQ-modulaation toimintaperiaatteen ymmärtäminen on olennaista LTE:n ja WiFi:n OFDM:n taustalla olevan toteutusmekanismin paremman ymmärtämisen kannalta. Koska OFDM:n kullakin alikantoaallolla käytetyt modulaatiomenetelmät ovat edelleen erilaisia IQ-modulaatioon perustuvia QAM-modulaatiotekniikoita, OFDM:n toteutus on pohjimmiltaan IQ-modulaation superpositiota useille ortogonaalisille alikantoaalloille.
IQ-modulaation käsitteet I ja Q vastaavat kahden englanninkielisen sanan lyhenteitä: In Phase ja Quadrature. Yksinkertaisesti sanottuna kirjaimellisesta merkityksestä katsottuna I- ja Q-signaalien nimillä ei ole merkitystä. Mikä on vaiheensisäinen oletus? Mikä on ortogonaalisuus? Mitä signaalia käytetään referenssinä vaiheensisäisyyden määrittämiseen?vaiheja kvadratuuri? Käytännön toteutuksessa I- ja Q-signaaleina käytetään yleensä samantaajuisia kosini- ja siniaaltoja. Siksi I-signaalina käytetty kosinisignaali on itse asiassa referenssisignaali, joka on tietenkin vaiheensisäinen signaali. Kosinisignaali, joka on 90 astetta vaiheensisäisessä tilassa I-signaalin kanssa, on luonnollisesti sen kvadratuurisignaali. Yksinkertaisin tapa ymmärtää IQ-modulaatiosignaaleja on siis pitää I-signaalia kosinikantoaaltosignaalina ja Q-signaalia sinikantoaaltosignaalina, jonka taajuusero on 90 astetta I-signaaliin nähden.
Niin kutsutussa IQ-modulaatiossa käytetään joukkoa I-signaaleja, nimittäin kosinisignaaleja, ja Q-signaaleja, nimittäin sinisignaaleja (joilla on 90 asteen vaihe-ero ja jotka ovat ortogonaalisia toisiinsa nähden) samalla taajuudella kuin kantoaallot, kahden kantataajuussignaalin samanaikaiseen modulointiin kahdelle kantoaallolle, ja sitten nämä kaksi moduloitua signaalia päällekkäin ja lähetetään RF-piirin kautta. Vastaanotettuaan radiotaajuussignaalin vastaanottava pää suorittaaÄlykkyysosamäärän demodulointiIQ-demoduloinnin aikana, koska kaksi kantoaallot ovat ortogonaalisia toisiinsa nähden, kaksi kantataajuuskaistan signaalia voidaan erottaa sekoitetusta signaalista edellisessä modulointiprosessissa käytettyjen I- ja Q-kantoaallotusten perusteella ja demoduloida erikseen. Sekä IQ:lla moduloiduilla I- että Q-signaaleilla toisen puolen suhteellisen amplitudin kasvattaminen ei ainoastaan kasvata moduloidun signaalin amplitudia, vaan myös aiheuttaa moduloidun signaalin vaiheen siirtymisen kohti kasvaneen amplitudin puolta. Pohjimmiltaan IQ-modulointi on siis I- ja Q-signaalille suoritettavaa amplitudimodulointia, mutta modulointitulos ei vaikuta ainoastaan moduloidun signaalin amplitudiin, vaan myös sen vaihemuutokseen. Tämä on IQ-moduloinnin ja -demoduloinnin perusperiaate.
Julkaisun aika: 05.03.2025