Truyền thông kỹ thuật số không dây: Nguyên lý hoạt động của điều chế IQ

Truyền thông kỹ thuật số không dây: Nguyên lý hoạt động củaĐiều chế IQ
Điều chế IQ là nền tảng của nhiều phương pháp điều chế bậc cao được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực LTE và WiFi, chẳng hạn như BPSK, QPSK, QAM16, QAM64, QAM256, v.v. Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động của điều chế IQ là điều cần thiết để hiểu rõ hơn về cơ chế triển khai OFDM cơ bản trong LTE và WiFi. Bởi vì các phương pháp điều chế được sử dụng trên mỗi sóng mang con của OFDM vẫn là các kỹ thuật điều chế QAM khác nhau dựa trên điều chế IQ, và về cơ bản, việc triển khai OFDM là sự chồng chập điều chế IQ trên nhiều sóng mang con trực giao.
Khái niệm I và Q trong điều chế IQ tương ứng với chữ viết tắt của hai từ tiếng Anh: In Phase và Quadrature. Xét theo nghĩa đen, tên gọi của tín hiệu I và Q không có nghĩa gì cả. Đồng pha là gì? Trực giao là gì? Tín hiệu nào được dùng làm tham chiếu để xác định đồng pha?giai đoạnvà vuông pha? Trong triển khai thực tế, một tập hợp các sóng cosin và sin có cùng tần số thường được sử dụng làm tín hiệu I và Q. Do đó, tín hiệu cosin được sử dụng làm tín hiệu I thực chất là tín hiệu tham chiếu, tức là tín hiệu cùng pha. Tín hiệu cosin lệch pha 90 độ với tín hiệu I đương nhiên là tín hiệu vuông pha của nó. Vì vậy, cách hiểu đơn giản nhất về tín hiệu điều chế IQ là coi tín hiệu I là tín hiệu sóng mang cosin, và tín hiệu Q là tín hiệu sóng mang sin với tần số lệch 90 độ so với tín hiệu I.

Cái gọi là điều chế IQ là sử dụng một tập hợp các tín hiệu I, tức là tín hiệu cosin, và tín hiệu Q, tức là tín hiệu sin (với độ lệch pha 90 độ và vuông góc với nhau) có cùng tần số làm sóng mang, để điều chế đồng thời hai tín hiệu băng tần cơ sở thành hai sóng mang, sau đó chồng hai tín hiệu đã điều chế lên nhau và truyền chúng qua mạch RF. Sau khi nhận được tín hiệu tần số vô tuyến, đầu thu thực hiệnGiải điều chế IQTrong quá trình giải điều chế IQ, do hai sóng mang trực giao với nhau, hai tín hiệu băng tần cơ sở có thể được tách khỏi tín hiệu hỗn hợp dựa trên tín hiệu sóng mang I và Q đã sử dụng trong quá trình điều chế trước đó và được giải điều chế riêng biệt. Đối với cả tín hiệu I và Q được điều chế bằng IQ, việc tăng biên độ tương đối của một bên không chỉ làm tăng biên độ của tín hiệu được điều chế mà còn làm dịch pha của tín hiệu được điều chế về phía có biên độ tăng. Vì vậy, về cơ bản, điều chế IQ là điều chế biên độ được thực hiện trên tín hiệu I và tín hiệu Q, nhưng kết quả điều chế không chỉ ảnh hưởng đến biên độ của tín hiệu được điều chế mà còn ảnh hưởng đến sự thay đổi pha của nó. Đây là nguyên lý hoạt động cơ bản của điều chế và giải điều chế IQ.