การสื่อสารดิจิทัลไร้สาย: หลักการทำงานของการมอดูเลตไอคิว

การสื่อสารดิจิทัลไร้สาย: หลักการทำงานของการปรับไอคิว
การมอดูเลต IQ เป็นรากฐานของวิธีการมอดูเลตลำดับสูงต่างๆ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายใน LTE และ WiFi เช่น BPSK, QPSK, QAM16, QAM64, QAM256 เป็นต้น การทำความเข้าใจหลักการทำงานของการมอดูเลต IQ เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจกลไกการใช้งาน OFDM พื้นฐานใน LTE และ WiFi ให้ดียิ่งขึ้น เนื่องจากวิธีการมอดูเลตที่ใช้กับแต่ละซับแคริเออร์ของ OFDM ยังคงเป็นเทคนิคการมอดูเลต QAM ที่หลากหลายโดยอิงจากการมอดูเลต IQ และโดยพื้นฐานแล้ว การนำ OFDM ไปใช้คือการซ้อนทับการมอดูเลต IQ บนซับแคริเออร์มุมฉากหลายตัว
แนวคิดของ I และ Q ในการมอดูเลต IQ สอดคล้องกับคำย่อของคำภาษาอังกฤษสองคำ คือ In Phase และ Quadrature ตามลำดับ หากพูดตามความหมายตามตัวอักษร ชื่อของสัญญาณ I และ Q ไม่มีความหมายอะไร in-phase คืออะไร? orthogonality คืออะไร? สัญญาณใดที่ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงในการกำหนด in-เฟสและการหาค่ากำลังสอง? ในทางปฏิบัติ โดยทั่วไปแล้ว ชุดคลื่นโคไซน์และคลื่นไซน์ที่มีความถี่เดียวกันจะถูกใช้เป็นสัญญาณ I และ Q ดังนั้น สัญญาณโคไซน์ที่ใช้เป็นสัญญาณ I จึงเป็นสัญญาณอ้างอิง ซึ่งแน่นอนว่าเป็นสัญญาณเฟสเดียวกัน สัญญาณโคไซน์ที่มีเฟสต่างจากสัญญาณ I 90 องศา ย่อมเป็นสัญญาณการหาค่ากำลังสอง ดังนั้น ความเข้าใจที่ง่ายที่สุดเกี่ยวกับสัญญาณมอดูเลต IQ คือการพิจารณาว่าสัญญาณ I เป็นสัญญาณพาหะโคไซน์ และสัญญาณ Q เป็นสัญญาณพาหะไซน์ที่มีความต่างความถี่ 90 องศาจากสัญญาณ I

การมอดูเลตแบบ IQ เรียกว่าการใช้ชุดสัญญาณ I คือสัญญาณโคไซน์ และสัญญาณ Q คือสัญญาณไซน์ (ที่มีความต่างเฟส 90 องศาและตั้งฉากกัน) ที่มีความถี่เดียวกันกับคลื่นพาหะ เพื่อมอดูเลตสัญญาณเบสแบนด์สองสัญญาณไปยังคลื่นพาหะทั้งสองพร้อมกัน จากนั้นจึงซ้อนทับสัญญาณที่มอดูเลตทั้งสองสัญญาณเข้าด้วยกันและส่งผ่านวงจร RF หลังจากรับสัญญาณความถี่วิทยุแล้ว ฝั่งรับจะทำการการดีมอดูเลชั่นไอคิวในระหว่างการดีมอดูเลต IQ เนื่องจากพาหะทั้งสองตั้งฉากกัน สัญญาณเบสแบนด์ทั้งสองจึงสามารถแยกออกจากสัญญาณผสมตามสัญญาณพาหะ I และ Q ที่ใช้ในกระบวนการดีมอดูเลตก่อนหน้า และดีมอดูเลตแยกกัน สำหรับสัญญาณ I และ Q ที่โมดูเลตโดย IQ การเพิ่มแอมพลิจูดสัมพัทธ์ของด้านใดด้านหนึ่งไม่เพียงแต่จะเพิ่มแอมพลิจูดของสัญญาณที่โมดูเลตแล้ว แต่ยังทำให้เฟสของสัญญาณที่โมดูเลตเลื่อนไปด้านข้างพร้อมกับแอมพลิจูดที่เพิ่มขึ้น ดังนั้น โดยพื้นฐานแล้ว การโมดูเลต IQ คือการโมดูเลตแอมพลิจูดที่กระทำกับสัญญาณ I และสัญญาณ Q แต่ผลลัพธ์ของการโมดูเลตไม่เพียงแต่ส่งผลต่อแอมพลิจูดของสัญญาณที่โมดูเลตแล้ว แต่ยังส่งผลต่อการเปลี่ยนเฟสด้วย นี่คือหลักการทำงานพื้นฐานของการโมดูเลต IQ และการดีมอดูเลต