从正交解调来理解IQ信号(可编辑修改word版)
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iq信号校准算法
IQ信号校准算法是通信系统中的重要组成部分,用于纠正信号传输过程中的失真和误差。
在无线通信系统中,信号常常会受到多种因素的影响,如噪声、干扰、失真等,导致接收到的信号质量下降,无法准确还原原始信息。
因此,需要进行信号校准,以恢复信号的原始特征。
IQ信号校准算法主要分为两个步骤:IQ不平衡校准和相位校准。
IQ不平衡校准是为了纠正信号传输过程中的幅度和相位失真。
在发射端,信号被调制为IQ分量,分别对应于正弦和余弦波。
在接收端,这两个分量被分别接收并解调,但往往会因为硬件设备的不完全对称而导致幅度和相位的不平衡。
这种不平衡会导致信号失真,影响通信质量。
因此,需要进行IQ不平衡校准,以恢复信号的原始幅度和相位特征。
相位校准是为了纠正信号传输过程中的相位误差。
在无线通信系统中,信号的传输会受到多径效应和大气条件等因素的影响,导致信号的相位发生变化。
这种相位误差会导致信号的解调出现问题,影响通信质量。
因此,需要进行相位校准,以恢复信号的原始相位特征。
在实际应用中,IQ信号校准算法可以通过硬件设备实现,也可以通过软件算法实现。
硬件设备可以通过调整电路参数来纠正失真和误差,而软件算法则可以通过对接收到的信号进行分析和处理,计算出失真和误差的大小,并生成校准参数用于纠正失真和误差。
总之,IQ信号校准算法是通信系统中的重要组成部分,可以有效提高信号的传输质量和通信可靠性。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的校准算法和实现方式。
IQ imbalance一、理想IQ 调制解调[1]00()cos sin s t a t b t ωω=-接收端解调:I 路:/20/2/2000/2/220/22()cos 2(cos sin )cos 2cos 22T T T T T T s t tdt T a t b t tdt T a tdt T a T T aωωωωω---=-==⨯⨯=⎰⎰⎰ Q 路:/20/2/2000/2/220/22()sin 2(cos sin )sin 2sin 22T T T T T T s t tdt Ta tb t tdt T b tdt Tb T T bωωωωω---=-==⨯⨯=⎰⎰⎰二、失衡原因[2]:IQ不平衡指发射机、接收机的同相(In-phase,I)和正交(Quadrature-phase,Q)支路间的幅度和相位不匹配。
理想情况下,同相和正交支路具有相等的幅度增益和90。
相位偏差。
但在实际的通信系统中,通常难以实现上述理想情况,因此产生IQ不平衡。
在发射机,非理想的上变频、I和Q支路的不平衡滤波器和数模转换器等均可能产生IQ不平衡。
在接收机,非理想的下变频、I和Q支路的不平衡滤波器、放大和采样等均会引起IO不平衡。
下面首先对产生IQ不平衡的两类发射接收机(Transceiver)结构进行简要介绍。
在此结构中,由天线接收的射频信号经过射频选择滤波器、低噪声放大器和镜像干扰抑制滤波器后,进行第一次下变频,使用可调的本地振荡器将全部频谱下变频到一个固定的中频,产生固定频率的中频信号。
然后,中频信号经过中频带通滤波器将邻近的频道信号去除,再进行第二次下变频得到所需的基带信号。
第二次下变频是正交的,以产生同相和正交两路基带信号。
射频选择滤波器主要用于抑制带外信号和镜像干扰。
第一次下变频之前的镜像干扰抑制滤波器被用来抑制镜像干扰,使其衰减至可接受的范围。
下变频后的中频带通滤波器用来选择信道,称为信道选择滤波器。
iq调制器原理一、引言IQ调制器是一种常用的调制技术,它可以将基带信号分成两路,分别经过正交调制器进行调制,最后合并成一个信号输出。
在通信领域中广泛应用,本文将详细介绍IQ调制器的原理。
二、IQ调制器的定义IQ调制器是指将一个复杂基带信号分成两个相互正交的信号,分别进行幅度和相位调制,在最后合并成一个复杂带通信号的电路。
三、IQ调制器的组成1. 基带信号输入:负责输入需要进行IQ调制的基带信号。
2. 分离器:将输入的基带信号分为两部分,即I路和Q路。
3. 正交调制器:对I路和Q路进行相位和幅度调制。
4. 合并器:将I路和Q路重新合并为一个复杂带通信号输出。
四、基带信号输入基带信号可以是任何需要传输的信息,例如语音、图像等。
在数字通信系统中,基带信号经过采样和量化处理后变为数字序列,并通过数字处理单元输出到IQ调制器中。
五、分离器分离器主要负责将输入的基带信号按照一定规则划分为两路信号,即I 路和Q路。
常用的分离方式有以下两种:1. 余弦正交分离:将基带信号分为两个正交的信号,其中一个信号是基带信号本身,另一个信号是基带信号与正弦波的乘积。
2. 正弦正交分离:将基带信号分为两个正交的信号,其中一个信号是基带信号本身,另一个信号是基带信号与余弦波的乘积。
六、正交调制器在IQ调制器中,I路和Q路需要进行相位和幅度调制。
常用的调制方式有以下两种:1. 幅度移移键(ASK):将输入的I路和Q路分别与载波相乘后再相加得到输出。
2. 相位移移键(PSK):将输入的I路和Q路分别与不同相位角的载波相乘后再相加得到输出。
七、合并器合并器主要负责将经过幅度和相位调制后的I路和Q路重新合并成一个复杂带通信号输出。
常用的合并方式有以下两种:1. 直接合并法:将经过幅度和相位调制后的I路和Q路直接相加得到输出。
2. 矩阵合并法:通过矩阵运算将经过幅度和相位调制后的I路和Q路重新合并成一个复杂带通信号输出。
八、总结IQ调制器是一种常用的调制技术,它可以将基带信号分成两路,分别经过正交调制器进行调制,最后合并成一个信号输出。
IQ解调法一、概述IQ解调法是一种常用于通信系统中的数字信号处理技术,用于解调IQ信号并提取原始信息。
它是基于IQ调制技术的逆过程,通过分析信号的相位和幅度信息,将复杂的IQ信号转换为原始信息信号。
在无线通信领域,IQ解调法被广泛应用于调制解调器、软件无线电、雷达系统等。
二、IQ调制与解调2.1 IQ调制IQ调制是一种将原始信息信号转换为IQ信号的过程。
它将信号分为实部(In-phase)和虚部(Quadrature),分别代表信号的幅度和相位信息。
在IQ调制中,通常使用正交振幅调制(QAM)或正交频分复用(OFDM)等调制方式。
2.2 IQ解调IQ解调是IQ调制的逆过程,将IQ信号转换为原始信息信号。
在解调过程中,首先需要将IQ信号分离为实部和虚部,然后根据信号的相位和幅度信息,恢复出原始信息。
三、IQ解调法的原理与方法3.1 直接解调法直接解调法是最简单直接的IQ解调方法。
它通过对IQ信号进行滤波、抽样和相位解调等处理,将信号转换为原始信息信号。
直接解调法适用于信噪比较高的情况,但对于信噪比较低的情况下容易受到噪声的干扰。
3.2 盲解调法盲解调法是一种无需知道信号参数的解调方法。
它通过对IQ信号的统计特性进行分析,提取出信号的相关信息。
盲解调法适用于信号参数未知或频率偏移较大的情况,但对于复杂的信号结构处理较为困难。
3.3 估计解调法估计解调法是一种通过对信号参数进行估计的解调方法。
它使用估计算法对信号的相位、幅度、频率等进行估计,然后进行解调处理。
估计解调法适用于信号参数已知或频率偏移较小的情况,但对于估计算法的准确性要求较高。
3.4 软解调法软解调法是一种基于软件无线电技术的解调方法。
它通过使用软件定义的无线电设备,对IQ信号进行数字信号处理,实现信号的解调和提取。
软解调法具有灵活性强、易于实现等优点,被广泛应用于无线通信领域。
四、IQ解调法的应用4.1 通信系统在通信系统中,IQ解调法被广泛用于调制解调器。
iq解调原理
IQ解调原理是一种被用来分析复杂无线信号的调制解调理论。
IQ解调是一种信号分解技术,它将收到的信号分解提取成正负相量(I和Q),即模拟相位调制(QPSK)、视频和数据频率的双相调制(BPSK、QAM)的解调。
IQ解调技术利用一个偏置电容来将收到的信号中的正弦波和教正交正弦波(I、Q)分别上升到正偏置电平,然后在同一偏置电平上反转。
其中形成的I和Q正弦波形可以被用于信号分析和恢复。
I和Q分量表示信号的相位和幅度。
使用这两个相位来分析恒定的信号,便于进行信号恢复处理,因而被用于无线数据传输或信号识别和分析等应用中。
iq调制公式摘要:一、IQ 调制简介1.IQ 调制的概念2.IQ 调制的作用3.IQ 调制的应用领域二、IQ 调制公式1.IQ 调制公式推导2.IQ 调制公式中的参数含义3.IQ 调制公式在实际应用中的意义三、IQ 调制与其他调制方式的比较1.IQ 调制与QPSK 调制的比较2.IQ 调制与OQPSK 调制的比较3.IQ 调制与其他调制方式的优势和劣势四、IQ 调制的优缺点1.IQ 调制的优点2.IQ 调制的缺点五、IQ 调制的展望1.IQ 调制在通信技术的发展趋势2.IQ 调制在其他领域的应用前景正文:一、IQ 调制简介IQ 调制是一种广泛应用于通信系统的调制方式,通过将数据信号调制到两个正交的载波信号上,实现数据传输。
IQ 调制不仅用于数字通信,还用于模拟通信和射频通信等领域。
二、IQ 调制公式IQ 调制公式为:I(t) = A * cos(2πf0t + θ) + V * sin(2πf0t + θ)Q(t) = A * sin(2πf0t + θ) - V * cos(2πf0t + θ)其中,I(t) 和Q(t) 分别表示调制后的两个正交载波信号的幅度和相位;A 表示数据信号的幅度;V 表示数据信号的相位;f0 表示载波信号的频率;θ表示数据信号的调制角度。
三、IQ 调制与其他调制方式的比较IQ 调制与QPSK 调制相比,具有更高的频谱利用率,能够实现更高的数据传输速率。
与OQPSK 调制相比,IQ 调制具有更好的抗干扰性能。
然而,IQ 调制也存在一定的缺点,如对相位误差敏感等。
四、IQ 调制的优缺点IQ 调制的优点包括:1) 较高的频谱利用率;2) 较高的数据传输速率;3) 良好的抗干扰性能。
然而,IQ 调制也存在一些缺点:1) 对相位误差敏感;2) 实现复杂度相对较高。
五、IQ 调制的展望随着通信技术的发展,IQ 调制将在未来的通信系统中继续发挥重要作用。
数字调制系列:如何理解IQ ?最近在筹划写一系列关于数字IQ 调制的短文,以帮助初学者能够更好地理解和掌握。
虽然IQ 调制技术已经非常广泛地应用于各种无线通信应用中,但是究其细节,仍有很多人存在疑惑,尤其对于初学者。
从事测试工作多年,对IQ 调制略有体会,整理下来分享给大家,希望对大家有所帮助。
作为数字IQ 调制系列的首篇文章,本文将主要介绍IQ 的概念,IQ 调制的优势以及符号速率与比特率之间的关系。
1. 什么是IQ ?回答这个问题不得不提图1所示的矢量坐标系(复坐标系),横轴为实部,纵轴为虚部。
数字IQ调制完成了符号到矢量坐标系的映射,即每一个符号对应唯一的坐标点,该坐标点称为星座点。
每一个星座点与原点构成了一个矢量,具有幅度和相位信息,在IQ 调制中,通常默认最大的幅度为1,例如图1所示的星座点确定的矢量幅度为1、相位为45°。
矢量坐标系上任何一个点均具有实部和虚部,实部与虚部是正交的关系,在无线通信中通常将实部称为I(n-phase)分量,将虚部称为Q(uadrature)分量。
这就是术语IQ 的由来,该矢量坐标系也可以称为IQ 坐标系。
数字调制完成了符号到星座点的映射,每个映射点对应一个I 分量和一个Q 分量,二者构成一个矢量,因此数字调制又称为矢量调制。
通常提到的矢量信号源就是因为具有IQ 调制功能,才称之为矢量信号源。
图1. IQ矢量坐标系综上所述,I 和Q 就是IQ 坐标系上坐标点的横坐标值和纵坐标值,IQ 坐标系本质上就是复坐标系,只是在数字调制过程中称之为IQ 坐标系,以便于实现调制。
2. 为什么引入IQ 调制?由于对数据速率要求不高,起初的无线通信基本都是采用模拟调制方式,比如AM/ FM/PM等。
在相当长一段时间内,市场需求并没有大规模驱动通信技术的进步。
但是随着卫星通信以及个人通信业务需求的激增,传统的模拟调制显然已经无法满足速率要求,必须要寻求支持更高数据速率的调制技术。
当前的数字射频芯片,无一例外的用到了I/Q信号,就算是RFID芯片,内部也用到了I/Q信号,然而绝大部分射频人员,对于IQ的了解除了名字之外,基本上一无所知。
网上有大量关于IQ信号的资料,但都是公式一大堆,什么四相图,八相图之类的,最后还是不明白,除了知道这两个名次解释:I:in-phase 表示同相Q:quadrature 表示正交,与I相位差90度。
国内的教学首先是老师根本不懂实践,之后只能按照书本讲公式,其实老师自己什么都不懂,很多人都说老师只懂理论,若老师真的懂理论,那教育就不是现在这个局面了,实际上老师不仅仅不懂实践,更不懂理论,只是照本宣科吧了。
现在来解释I Q信号的来源:最早通讯是模拟通讯,假设载波为cos(a),信号为cos(b),那么通过相成频谱搬移,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900MHz,1假设为901MHz,一直这两个频率在变化而已,并且不可能同时出现。
这个不同于模拟通讯信号,比如电视机,信号的频带就是6.5MHz。
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。
iq信号合路原理IQ信号合路原理一、引言IQ信号合路是一种常见的信号处理技术,广泛应用于通信系统、雷达系统和无线电系统等领域。
本文将介绍IQ信号合路的原理以及其在通信系统中的应用。
二、IQ信号合路原理IQ信号合路是将两路带载波的正交调制信号合并成一路复合信号的过程。
其中,I路和Q路分别代表正交调制信号的实部和虚部。
合路前的两路信号通过合路器进行合并,合路后的信号可以表示为:合路信号 = I路信号 + jQ路信号其中j是虚数单位。
合路后的信号可以直接用于解调和信号处理等应用。
三、IQ信号合路的实现IQ信号合路可以通过多种方式实现,常见的方法有:1. 电路实现:通过使用正交调制电路,将I路和Q路信号分别经过正交调制器得到正交调制信号,然后通过合路器将两路信号合并成一路复合信号。
2. 数字信号处理实现:通过数字信号处理芯片或算法,将I路和Q 路信号转化为数字信号进行处理,然后再将处理后的信号通过数字信号处理器进行合路操作。
四、IQ信号合路在通信系统中的应用IQ信号合路在通信系统中起着重要的作用,主要应用于以下方面:1. 解调:在接收端,通过IQ信号合路可以将接收到的复杂信号分解为I路和Q路信号,然后进行解调操作,从而得到原始的基带信号。
2. 调制:在发送端,通过IQ信号合路可以将基带信号分为I路和Q 路信号,然后进行正交调制操作,从而得到复杂信号,用于发送。
3. 信号处理:通过IQ信号合路可以将复杂信号转化为I路和Q路信号,然后对这两路信号进行独立处理,例如滤波、增益控制等,从而实现对信号的优化和增强。
五、总结IQ信号合路是一种常见的信号处理技术,可以将两路正交调制信号合并成一路复合信号。
它在通信系统中广泛应用于解调、调制和信号处理等方面。
通过合理的设计和实现,IQ信号合路可以提高通信系统的性能和效率。
六、参考文献[1] 陈红, 王晓东. 基于IQ合路技术的通信系统设计[J]. 通信技术, 2012, 45(1): 101-104.[2] 刘明, 高宇. IQ合路技术在通信系统中的应用[J]. 电子技术与软件工程, 2018, 17(2): 67-70.。
IQ调制与OFDM调制:原理、应用与比较在现代通信系统中,调制技术扮演着至关重要的角色,它能够将原始信号转换为适合在特定信道上传输的形式。
其中,IQ调制和OFDM调制是两种广泛应用的调制技术,它们在无线通信、卫星通信、数字广播等领域发挥着重要作用。
本文将详细介绍这两种调制技术的原理、应用,并对它们进行比较。
一、IQ调制IQ调制,即正交调制,是一种将数据分为两路进行载波调制的方法,其中两路载波相互正交。
这里的“I”代表同相分量(in-phase),“Q”代表正交分量(quadrature)。
在IQ调制中,原始数据被分为两路,分别与正弦波和余弦波(或它们的等效形式)相乘,从而实现调制。
这两路信号在频率上相同,但在相位上相差90度,因此它们是正交的。
IQ调制的优点在于其能够提高频谱利用率。
由于I路和Q路信号是正交的,它们可以在同一频带上传输而不会相互干扰。
这意味着与传统的单相调制相比,IQ调制可以在相同的带宽内传输更多的信息。
此外,IQ调制还具有较好的抗干扰能力,能够在一定程度上抵抗多径效应和衰落。
然而,IQ调制对解调的要求较高。
由于I路和Q路信号必须严格保持90度的相位差,否则会导致信号混叠和失真。
因此,在接收端需要采用精确的解调算法和同步机制来恢复原始信号。
二、OFDM调制OFDM(正交频分复用)调制是一种多载波调制技术,它将信道分成若干正交子信道,并将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,然后在每个子信道上进行调制和传输。
OFDM技术通过频分复用的方式实现了高速串行数据的并行传输,从而提高了数据传输速率和频谱利用率。
OFDM调制的优点在于其具有较好的抗多径衰落能力和高频谱利用率。
由于信号在多个正交子信道上并行传输,每个子信道上的数据速率相对较低,因此可以减少多径效应和衰落对信号的影响。
此外,OFDM调制还采用了循环前缀等技术来进一步降低多径干扰。
同时,由于各个子信道之间的正交性,它们可以在同一频带上传输而不会相互干扰,从而提高了频谱利用率。
IQ信号浅谈▲“ 随着芯⽚集成度增⾼,射频⼈员接触到IQ信号的机会也增多。
⽐如说,正交解调器以及正交调制器等,可以直接进⾏射频信号与基带IQ信号的转换。
所以,今天稍微谈⼀下IQ信号。
”什么是IQ信号?I是In-Phase,Q是Quadrature(相移90度)。
即代表两路相位相差90度的信号。
为什么要⽤IQ信号?为什么要多此⼀举,把⼀路信号分成两路信号传输呢,⽽且两路信号中包含同样的信息?说原因之前,我们先介绍⼀下正交调制器。
上图是ADI公司的⼀款正交调制器的框图。
本振信号通过正交相移功分器分为相位相差90度的两路信号,分别与I路和Q路基带信号混频后,相加得到RF信号。
更简化的框图如下图所⽰。
这是IQ信号应⽤的最多的场景。
下⾯讲讲⽤IQ信号的理由。
理由⼀:IQ信号让调制更简单⼀个正弦信号,有三个变量,振幅、频率和相位。
所谓调制,就是对正弦信号的振幅、频率或者相位进⾏调制。
⽽有了IQ信号,你只需要改变IQ信号的幅度,就可以实现这些调制。
如上图所⽰,如果想对载波的相位进⾏调制,你只需改变I路和Q路的信号的幅度即可。
也许,有同学会想,只有⼀路信号,我也能只改变幅度呀?这就要提到三⾓函数公式。
从以上公式看到,如果只有⼀路信号的话,经过混频后,会产⽣两个边带,你需要通过滤波器来滤除⽆⽤边带。
这⾥就要引出理由⼆了。
理由⼆:可以减少对滤波器抑制度的要求从时域上来分析:设输⼊信号为sin(2πf1t),本振信号为sin(2πf2t),则输出信号为sin(2πf1t)*cos(2πf2t)+cos(2πf1t)*sin(2πf2t)=sin(2π(f1+f2)t),只有⼀个边带的信号,另外⼀个边带相消了。
即使链路中存在不理想性,另外⼀个边带中的能量也要⽐常规单混频器架构的低,降低了对发射滤波器抑制度的要求。
这也是正交调制器相对常规混频⽅案的优势所在。
IQ 解调IQjietiaoqi的工作原理可通过将其 RF 输入信号 sRF(t) 表示为两个双边带调制正交载波的组合来说明:(1)如图 A 所示,同相分量 I(t) 和正交分量 Q(t) 为基带信号,可被视作一个产生 sRF(t) 的理想 IQ 调制器的输入。
图 A:IQ 调制和 IQ 解调的原理。
IQ 解调器通过充分利用 sI(t) 和 sQ(t) 之间的正交相位关系实现了 I(t) 和 Q(t)的理想重构。
按照希尔伯特 (Hilbert) 变换,-90o相移的频域表示对应于乘法:(2)它可将一个具有以ω=0 为中心的偶对称的频谱转换为一个具有奇对称的频谱,反之亦然。
因此,sI(t) 和 sQ(t) 的频谱呈现出不同的对称性;sI(t) 具有偶对称,而 sQ(t) 则具有奇对称。
具有偶数 LO (余弦) 的偶数 RF 输入分量 sI(t) 的下变频恢复 I(t),而具有奇数 LO (正弦) 的 sQ(t) 的下变频则恢复 Q(t)。
偶数与奇数的交叉组合其结果为零。
LO 输出之间的正交关系上的一个误差φ会在 I 通道与 Q 通道之间引起串扰。
采用I 相通道作为基准时,一个偶数分量被引入 Q 通道 LO:(3)从而给 Q 通道输出 Qout(t) 增添了一个 I(t):(4)镜频对消接收器另一种 IQ 解调器应用是具有非零中频频率的镜频抑制 / 对消接收器,如图 B 所示。
图 B:Hartley 镜频抑制接收器的工作原理。
I 通道保持了 RF 输入信号中的对称性,而 Q 通道则负责将偶数分量转换为奇数分量(反之亦然)。
附加的 90o相移可恢复 Q 通道中的原始对称性,但信号 s1(t) 和 s2(t) 所带的符号相反;s2(t) 的中心频率较高,因此其相位超前于 LO,而 s1(t) 的相位则滞后。
与 I 通道相加将重构下变频信号 s2(t);相减则重构 s1(t)。
当存在一个正交相位误差φ或在 I 通道和 Q 通道之间存在增益失配α时,镜频抑制 (IR) 性能下降。
无线电技术系列:IQ调制浅析-1 在现代无线通信中,IQ调制属于标准配置,经常应用于通信系统的信号调制和解调环节。
IQ调制的应用简化了通信设备的硬件结构,同时提高了频谱资源的利用效率,提高了信号传输的稳定性。
让我们先来看看什么是IQ信号。
IQ信号又称同向正交信号,I为in-phase(同相),Q为quadrature(正交),与I的相位相差90°。
IQ信号是连续信号在二维直角坐标系中的映射,通常用于基带信号的转换和重建。
反映在直角坐标图上,IQ信号会变得更容易理解。
图 1 原始信号与IQ二维坐标映射假设图中的绿色线表示一个连续信号S(t)的瞬时幅度A和瞬时相位Φ,S(t)瞬态映射到直角坐标后,得到同相信号I=0.69,正交信号Q=0.40,那么信号的瞬时幅度可以表示为A=√I2+Q2,瞬时相位表示为Φ=tan−1(Q I⁄)。
S(t)信号沿时间轴展开后是一组幅度起伏变化的波形图,不能直观反映信号的所有特征,而映射后的IQ信号展开后,则是一组随时间呈现三维变化的形状,经简单换算后即可获得信号幅度和相位的变化规律。
图 2 S(t)信号波形图 3 映射后的IQ信号波形映射后的IQ信号可以很方便的提取原始信号的瞬时幅度和瞬时相位等特征,从而得以重建信号S(t)。
可以说,IQ信号就是原始信号在三维坐标系中的真实映射,完整反映了信号的所有特征。
那么IQ调制具体又是怎么回事?在无线通信系统中,发射端为了实现无线信号在空中远距离传输,需要将低频基带信号通过一定的方式调制到高频载波信号上形成已调信号;接收端在收到已调信号后,则采用与调制相反的过程把基带信号从已调信号中分离出来。
图 4 模拟通信模型图 5 数字通信模型在传统模拟通信中,使用单个乘法器实现信号调制过程,假定低频基带信号频率为a,高频载波信号频率ω0,则基本的调制原理如下:cos a×cosω0=12⁄[cos(ω0+a)−cos(ω0−a)]可以看到单一的乘法器调制,可以将低频信号调制到高频载波上,但也因此得到两个信号发射频率ω0+a、ω0−a,由于信号传输时需要单一信道、单一频率,需要在信号发射前滤掉其中的高频频率ω0+a。
iq调制公式
(原创版)
目录
1.iq 调制公式概述
2.iq 调制公式的推导过程
3.iq 调制公式的应用领域
正文
1.iq 调制公式概述
IQ 调制公式,是一种在数字通信领域中广泛应用的调制方式。
IQ 调
制指的是,将输入的基带信号,通过两个正交的载波进行调制,将基带信
号的实部和虚部信息分别调制到两个载波上,从而实现数字信号的传输。
IQ 调制公式,就是描述这个调制过程的数学公式。
2.iq 调制公式的推导过程
假设我们有一个基带信号 s(t),我们要将其调制到一个正交载波上,那么首先需要对这个基带信号进行傅里叶变换,将其从时域转换到频域。
在频域中,我们可以看到基带信号的频谱,然后通过一个载波信号,将这
个频谱搬移到我们需要的位置。
在 IQ 调制中,我们使用两个正交的载波,分别对基带信号的实部和
虚部进行调制。
这两个载波通常是正弦波,且它们的频率是基带信号的最
大频率的两倍。
具体到公式,设基带信号为 s(t),载波信号为 c(t),那么 IQ 调制
后的信号可以表示为:
S(t) = sqrt(2) * [Re(c(t)) * Re(s(t)) - Im(c(t)) * Im(s(t))] 其中,Re 表示实部,Im 表示虚部。
3.iq 调制公式的应用领域
IQ 调制公式在数字通信领域中有广泛的应用,比如在无线通信、数字音频广播、卫星通信等中都有应用。
这种调制方式的优点在于,能够有效地抵抗噪声和干扰,提高信号的可靠性。
IQ调制原理 现代通信中,IQ调制基本上属于是标准配置,因为利⽤IQ调制可以做出所有的调制⽅式。
但是IQ调制到底是怎么⼯作的,为什么需要星座映射,成型滤波⼜是⽤来⼲嘛的。
这个呢,讲通信原理的时候倒是都会泛泛的提到⼀下,但由于这部分不好出题,所以通常不会作为重点。
但换句话说即使⽬前国内的⼤部分讲通信原理的⽼师,恐怕⾃⼰也就是从数学公式上理解了⼀下。
真正的物理上的通信过程是怎么样的,恐怕他们也不理解。
所以说到底国内的通信课程,⼤多都停留在“⿊板通信”的程度,稍微好⼀点的呢,做到的“仿真通信”的程度。
离实际的通信⼯程差距很⼤。
这⼀⽅⾯是由于通信系统确实⽐较庞⼤,做真实的实验确实难以实施。
另外⼀⽅⾯嘛,呵呵…… 所以我决定还是要专门开贴来讲⼀下这个问题,因为我理解这个问题⼤概⽤了两年多的时间,到现在为⽌恐怕也不能算是完全搞明⽩了。
每思⾄此,我总是会感慨通信博⼤精深,要做⼀名合格的通信⼯程师是⾮常不容易的。
相反,想成为“专家”仿佛还要简单⼀点,因为只需要抓住⼀点穷追猛打,⾄于其它的么……谁愿意研究谁研究,反正⽼⼦不管…… ⾸先从IQ调制讲起吧。
所谓的IQ调制,冠冕堂皇的说法⽆法是什么正交信号如何如何……其实对于IQ调制可以从两个⽅⾯来直观的理解,⼀个是向量,⼀个是三⾓函数。
⾸先说⼀说向量,对于通信的传输过程⽽⾔,其本质是完成了信息的传递。
信息如何传递?信息本⾝是⽆法传递的,必须要以信号为载体,以物理世界中的信号某个特征来表⽰这个信息。
那么有哪些特征可以表⽰呢,对于⼀个物理世界中存在的信号⽽已,⽆⾮就三个特征:相位、幅度、频率。
其中频率和相位可以通过⼀定的关系等价出来。
那么主要就是相位和幅度了。
好了,我们回到向量上⾯来。
在⼀个⼆维平⾯⾥⾯,⼀个向量的信息同样可以转换为幅度(模)和相位(夹⾓)来表⽰。
反过来时候,⼀个给定的向量,由于其模和夹⾓不同,可以通过该给定的向量表⽰⼀定的信息。
如下图所⽰的QPSK调制: 四个向量由于和X轴正半轴的夹⾓不同,可以分别表⽰出4个值。
iq调制公式【实用版】目录1.iq 调制公式概述2.iq 调制公式的推导过程3.iq 调制公式的应用领域正文1.iq 调制公式概述IQ 调制公式,是一种在数字通信中广泛应用的调制方式,主要用于数字信号的调制与解调。
IQ 调制公式可以将数字信号转换为模拟信号,同时也可以将模拟信号转换为数字信号。
这种调制方式因其独特的优势,如抗干扰能力强、传输效率高等,被广泛应用在无线通信、广播电视、卫星通信等领域。
2.iq 调制公式的推导过程IQ 调制公式的推导过程相对简单。
首先,我们需要了解两个基本的概念,即 I 分量(In-phase,同相分量)和 Q 分量(Quadrature-phase,正交相分量)。
I 分量表示的是原始信号的幅度和相位信息,而 Q 分量表示的是原始信号的幅度和相位信息的正交部分。
IQ 调制公式的推导过程如下:设原始信号为 s(t),其幅度为 A,相位为θ,则 s(t) 可以表示为A*cos(2*pi*f*t+θ),其中 f 为信号的频率。
经过 IQ 调制后,其 I 分量和 Q 分量分别为:I = A*cos(2*pi*f*t+θ)Q = A*sin(2*pi*f*t+θ)通过 I 和 Q 分量的组合,我们可以得到调制后的信号s_mod(t):s_mod(t) = sqrt(I^2 + Q^2) * e^(j(I*theta + Q*phi))其中,sqrt 表示平方根,j 表示虚数单位,theta 和 phi 分别为 I 和 Q 分量的相位。
3.iq 调制公式的应用领域IQ 调制公式在数字通信领域有着广泛的应用。
例如,在无线通信中,IQ 调制可以用于信号的调制和解调,从而实现数据的传输。
在广播电视和卫星通信中,IQ 调制也可以用于信号的处理和传输,提高信号的抗干扰能力和传输效率。
总的来说,IQ 调制公式作为一种重要的数字调制方式,在数字通信领域有着广泛的应用。
1、假设我们信号处理要用的基带实信号:
x (t ) = a (t ) cos(2f 0t )
首先必须明确一个实信号 x (t )的正频率分量所对应的信号 z (t ) 是一个复信号,其实部为原信号 x (t ),而其虚部为原信号 x (t )的希尔伯特(Hilbet )变换。
z (t ) 被称为 x (t )的解析表示,同时把 z (t ) 的实部称为 x (t )的同相分量,而把 z (t ) 的虚部称为 x (t )的正交分量。
那 么这个解析信号也就是我们常说的 IQ 信号!!
解析信号是我们做信号处理中优先考虑使用的信号,因为使用解析信号可以带来诸多的
好处。
那么上述信号对应的解析信号是:
z (t ) = a (t ) c os(2
f 0t ) -
ja (t )sin(2f 0t )
2、发射机发出的信号是调制后的实信号 :
首先必须明确发射机发射的是实信号。
实信号 x (t )经过调制加上载频之后:
s (t ) = a (t ) cos(2
f 0t + 2f c t )
3、接收机处,为了得到有用信号的基带解析信号,用正交解调来处理中频信号:
正交解调也叫正交基带变换,将接收机的中频信号解调成基带解析信号【IQ 信号】。
Z (t ) = a (t )cos (2
f 0t ) + ja (t )sin (2f 0t ) = Z I (t ) + Z Q (t ) 其中, Z I
(t ) 和 Z Q (t ) 分别为基带信号的同相分量和正交分量,或称 I 路分量和 Q 路
分量。
4、正交解调方法
现今,正交解调有许多方法,如 FFT 法、希尔伯特变换法、数字内插法、直接数字混频法、直接乘sin x / cos x 法等。
直接数字混频法与模拟解调原理一样,是理想的解调,相比 其他方法而言,具有精度高、误差小的特点,但其电路复杂,要求高。
希尔伯特法是在中频
0 采样后对其中一路信号进行希尔伯特变换及滤波,另一路进行延时,I/Q 信号的相位正交性与幅度一致性则完全取决于滤波器的精度。
数字内插法是中频信号进行正交采样,交替产生I/Q 信号,由于时间上未对齐和幅度分别被cos (n )和sin (n )所调制,所以需要解调与时间延 时,滤波时再对其中一路信号进行相移,才能得到时间上对齐的 I/Q 信号。
4.1 以直接数字混频法为例,讲解正交解调的原理:
我们得到的中频信号如下:
s (t ) = a (t ) cos(2
f 0t + 2f 1t )
其中, f 1 是信号的中心频率。
正交解调:
I 路信号: I (t ) = s (t ) * cos(2
f t )
= 1 a (t )(cos(2 f t + 4 f t ) + cos(2 f t )) 1 2 0 1 0 Q 路信号: Q (t ) = s (t ) * s in(2 f t ) = 1 a (t )(sin(2 f t + 4 f t ) + sin(2 f t )) 1 2 0 1 0 再经过低通滤波去除高频的cos(2
( f 0 + 2 f 1 )t ) 和sin(2( f 0 + 2 f 1 )t ) 部分,最后
就得到回波的解析信号:
Z (t ) = a ' (t )cos (2 f t ) + ja (t )sin (2 f t ) = Z (t ) + Z (t ) 0 I Q
4.2FFT 变换法做正交解调:
解析信号是只有正频谱的信号。
所以我们可以通过FFT 将负频谱去掉再做IFFT。
fftData = FFT(Data);
fftData(0:3) = 0; % 去直流;
fftData(dataLength/2:end) = 0; %将负频谱去掉;
ComplexData = IFFT(fftData); %得到解析信号。