I/Q信号
1 概述
I: In-phase 表示同相
Q: Quadrature 表示正交,与 I 相位差 90 度
最早通讯是模拟通讯,假设载波为cos(a),信号为cos(b),那么通过相乘频谱搬移,就得到了:
cos(a) * cos(b) = 1/2[cos( a + b) - cos(a - b)]
这样在a载波下产生了两个信号,a+b 和 a-b,而对于传输来说,其实只需要一个信号即可,也就是说两者选择一个即可,另外一个没用,需要滤掉。
但实际上滤波器是不理想的,很难完全滤掉另外一个,所以因为另外一个频带的存在,浪费了很多频带资源。
进入数字时代后,在某一个时刻传输的只有一个信号频率,比如0,假设为315MHz,1假设为316MHz,一直这两个频率在变化,同一时间只有一个频率存在。这个不同于模拟通讯信号,比如模拟时代的电视信号频带是6.5MHz(连续的各个频率都有)。
还有一个严重的问题,就是信号频带资源越来越宝贵,不能再像模拟一样这么简单的载波与信号相乘,导致双边带信号。
大家最希望得到的,就是输入a信号和b信号,得到单一的a+b或者a-b即可。基于此目的,我们就把这个公式展开:
cos(a-b)= cos(a)cos(b) + sin(a)sin(b)
这个公式清楚的表明,只要把载波a和信号b相乘,之后他们各自都移相90度相乘,之后相加,就能得到a-b的信号了。这个在数字通讯,当前的半导体工艺完全可以做到:
1:数字通讯,单一时间只有一个频点,所以可以移相90度
2:相加器、相乘器技术很容易实现
接下来就很好办了,大家知道I就是cos(b),Q就是sin(b)
对这两个信号进行组合:
- cos(b), sin(b)
- cos(b), -sin(b)
- -cos(b), sin(b)
- -cos(b), -sin(b)
这个就是IQ信号的四相调制
之后为了编码更多的,就在这里面折腾
注意,通过上面分析,大家知道IQ信号应该是正弦波模拟信号,手机基带频率是67.708KHz,大家在布线的时候一定要保证IQ信号不被干扰,毕竟是模拟信号,不然相乘相加之后就有很多杂波产生(杂散)
进一步参考: http://en.wikipedia.org/wiki/Quadrature_amplitude_modulation
2 I/Q 的调制发射
基带过来的是两个模拟信号:I (原始信息信号) 和 Q(I 移相 90 度后得到,与 I 正交)
900MHz 的载波信号也是两个 cos(ct) 和 sin(ct),他们的相也是相差 90 度
则调制发射时:
- I 和 cos(ct) 经混频器,得到 I*cos(ct)
- Q 和 sin(ct) 经混频器,得到 Q*sin(ct)
最后,两路信号相加:
I*cos(ct) + Q*sin(ct)
得到最终发射的信号,只有一个频率,很“干净的信号”(如果基带过来的模拟信号真是只有一个频率的话)