वायरलेस डिजिटल कम्युनिकेशन: आयक्यू मॉड्युलेशनचे कार्यतत्त्व

वायरलेस डिजिटल कम्युनिकेशन: कार्यप्रणालीआयक्यू मॉड्युलेशन
आयक्यू मॉड्युलेशन हे बीपीएसके, क्यूपीएसके, क्यूएएम१६, क्यूएएम६४, क्यूएएम२५६ इत्यादींसारख्या एलटीई आणि वायफाय क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणाऱ्या विविध उच्च-स्तरीय मॉड्युलेशन पद्धतींचा पाया आहे. एलटीई आणि वायफायमधील मूळ ओएफडीएम अंमलबजावणी यंत्रणा अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी आयक्यू मॉड्युलेशनचे कार्यतत्त्व समजून घेणे आवश्यक आहे. कारण ओएफडीएमच्या प्रत्येक सबकॅरियरवर वापरल्या जाणाऱ्या मॉड्युलेशन पद्धती या अजूनही आयक्यू मॉड्युलेशनवर आधारित विविध क्यूएएम मॉड्युलेशन तंत्रेच आहेत, आणि मूलतः, ओएफडीएमची अंमलबजावणी ही अनेक लंबकोनीय सबकॅरियर्सवरील आयक्यू मॉड्युलेशनचे अध्यारोपण असते.
IQ मॉड्युलेशनमधील I आणि Q या संकल्पना अनुक्रमे 'इन-फेज' (In Phase) आणि 'क्वाड्रॅचर' (Quadrature) या दोन इंग्रजी शब्दांच्या संक्षेपांशी जुळतात. सरळ अर्थानुसार बोलायचे झाल्यास, I आणि Q सिग्नल्सच्या नावांना काही अर्थ नाही. इन-फेज म्हणजे काय? ऑर्थोगोनॅलिटी म्हणजे काय? इन-फेज निश्चित करण्यासाठी कोणता सिग्नल संदर्भ म्हणून वापरला जातो?टप्पाआणि क्वाड्रॅचर? व्यावहारिक अंमलबजावणीमध्ये, सामान्यतः I आणि Q सिग्नल म्हणून समान फ्रिक्वेन्सीच्या कोसाइन आणि साइन लहरींचा संच वापरला जातो. त्यामुळे, I सिग्नल म्हणून वापरलेला कोसाइन सिग्नल हा प्रत्यक्षात संदर्भ सिग्नल असतो, जो अर्थातच एक इन-फेज सिग्नल असतो. जो कोसाइन सिग्नल I सिग्नलच्या 90 अंश आउट-ऑफ-फेज असतो, तो साहजिकच त्याचा क्वाड्रॅचर सिग्नल असतो. म्हणून, IQ मॉड्युलेशन सिग्नल समजून घेण्याचा सर्वात सोपा मार्ग म्हणजे I सिग्नलला एक कोसाइन कॅरियर सिग्नल आणि Q सिग्नलला I सिग्नलपासून 90 अंशांच्या फ्रिक्वेन्सी फरकासह असलेला साइन कॅरियर सिग्नल मानणे.

तथाकथित IQ मॉड्युलेशनमध्ये, एकाच फ्रिक्वेन्सीचे I सिग्नल्स (म्हणजेच कोसाइन सिग्नल्स) आणि Q सिग्नल्स (म्हणजेच साइन सिग्नल्स) (ज्यांच्यात ९० अंशांचा फेज फरक असतो आणि जे एकमेकांना ऑर्थोगोनल असतात) यांचा संच कॅरिअर्स म्हणून वापरला जातो. याद्वारे एकाच वेळी दोन बेस-बँड सिग्नल्सना दोन कॅरिअर्समध्ये मॉड्युलेट केले जाते, आणि नंतर हे दोन मॉड्युलेटेड सिग्नल्स एकत्र सुपरइम्पोज करून RF सर्किटद्वारे प्रसारित केले जातात. रेडिओ फ्रिक्वेन्सी सिग्नल मिळाल्यानंतर, प्राप्तकर्ता टोकावर पुढील प्रक्रिया केली जाते:आयक्यू डिमॉड्युलेशनIQ डिमॉड्युलेशन दरम्यान, दोन कॅरिअर्स एकमेकांना ऑर्थोगोनल (orthogonal) असल्यामुळे, मागील मॉड्युलेशन प्रक्रियेत वापरलेल्या I आणि Q कॅरिअर सिग्नल्सच्या आधारावर मिश्र सिग्नलमधून दोन बेस-बँड सिग्नल्स वेगळे केले जाऊ शकतात आणि त्यांचे स्वतंत्रपणे डिमॉड्युलेशन केले जाऊ शकते. IQ द्वारे मॉड्युलेट केलेल्या I आणि Q दोन्ही सिग्नल्ससाठी, एका बाजूची सापेक्ष अॅम्प्लिट्यूड वाढवल्याने केवळ मॉड्युलेटेड सिग्नलची अॅम्प्लिट्यूडच वाढत नाही, तर मॉड्युलेटेड सिग्नलचा फेजसुद्धा वाढलेल्या अॅम्प्लिट्यूडच्या बाजूकडे सरकतो. त्यामुळे मूलतः, IQ मॉड्युलेशन हे I सिग्नल आणि Q सिग्नलवर केलेले अॅम्प्लिट्यूड मॉड्युलेशन आहे, परंतु मॉड्युलेशनचा परिणाम केवळ मॉड्युलेटेड सिग्नलच्या अॅम्प्लिट्यूडवरच नाही, तर त्याच्या फेजमधील बदलावरही होतो. हे IQ मॉड्युलेशन आणि डिमॉड्युलेशनचे मूलभूत कार्यतत्त्व आहे.