الاتصالات الرقمية اللاسلكية: مبدأ عمل تعديل IQ

الاتصالات الرقمية اللاسلكية: مبدأ عملتعديل معدل الذكاء
يُعدّ تعديل IQ أساسًا للعديد من طرق التعديل عالية الرتبة المستخدمة على نطاق واسع في مجالي LTE وWiFi، مثل BPSK وQPSK وQAM16 وQAM64 وQAM256 وغيرها. ويُعدّ فهم مبدأ عمل تعديل IQ ضروريًا لفهم آلية تنفيذ OFDM الأساسية في LTE وWiFi بشكل أفضل. وذلك لأن طرق التعديل المستخدمة على كل حاملة فرعية في OFDM هي في جوهرها تقنيات تعديل QAM مختلفة تعتمد على تعديل IQ، وبالتالي فإن تنفيذ OFDM هو عبارة عن تراكب لتعديل IQ على عدة حوامل فرعية متعامدة.
مفهوما I و Q في تعديل IQ يُشيران إلى اختصارين لكلمتين إنجليزيتين: In Phase و Quadrature على التوالي. وبالنظر إلى المعنى الحرفي، فإن اسمي إشارتي I و Q لا يحملان أي دلالة. ما المقصود بالتزامن؟ ما المقصود بالتعامد؟ ما الإشارة المستخدمة كمرجع لتحديد التزامن؟مرحلةوماذا عن الإشارة التربيعية؟ في التطبيق العملي، تُستخدم عادةً مجموعة من موجات الجيب وجيب التمام ذات التردد نفسه كإشارتي I و Q. لذا، فإن إشارة جيب التمام المستخدمة كإشارة I هي في الواقع الإشارة المرجعية، وهي بالطبع إشارة متوافقة في الطور. أما إشارة جيب التمام التي تختلف في الطور بمقدار 90 درجة عن إشارة I فهي بطبيعة الحال الإشارة التربيعية لها. وبالتالي، فإن أبسط فهم لإشارات التضمين IQ هو اعتبار إشارة I كإشارة حاملة لجيب التمام، وإشارة Q كإشارة حاملة لجيب التمام بفارق تردد 90 درجة عن إشارة I.

تعتمد تقنية التضمين IQ على استخدام مجموعة من إشارات I، وهي إشارات جيب التمام، وإشارات Q، وهي إشارات الجيب (بفرق طور 90 درجة ومتعامدة مع بعضها البعض) بنفس التردد كموجات حاملة، وذلك لتضمين إشارتي النطاق الأساسي في وقت واحد على الموجتين الحاملتين، ثم دمج الإشارتين المضمنتين معًا وإرسالهما عبر دائرة ترددات لاسلكية. بعد استقبال إشارة التردد اللاسلكي، يقوم جهاز الاستقبال بـإزالة التضمين لمعدل الذكاءأثناء عملية فك تشفير IQ، ولأن الموجتين الحاملتين متعامدتان، يمكن فصل إشارتي النطاق الأساسي عن الإشارة المختلطة بناءً على إشارتي I وQ الحاملتين المستخدمتين في عملية التضمين السابقة، ثم فك تشفيرهما بشكل منفصل. بالنسبة لإشارتي I وQ المضمنتين بتقنية IQ، فإن زيادة السعة النسبية لأحد الجانبين لا تزيد فقط من سعة الإشارة المضمنة، بل تؤدي أيضًا إلى تحول طور الإشارة المضمنة نحو الجانب ذي السعة الأكبر. لذا، فإن تضمين IQ هو في جوهره تضمين سعة يُجرى على إشارتي I وQ، ولكن نتيجة التضمين لا تؤثر فقط على سعة الإشارة المضمنة، بل تؤثر أيضًا على تغير طورها. هذا هو المبدأ الأساسي لعمل تضمين وفك تشفير IQ.