复指数的应用:IQ双路载波调制!

IQ双路载波调制是复指数在现代通信系统中最广泛的应用之一。

复指数信号的最重要的意义上在于:提供了一种简便的方法(虚指数运算),在不改变载波信号的频率情况下,实现对已调信号的幅度和相位的双重控制。

目录

1 IQ双路载波调制

2 虚指数信号: 

3 复指数信号与IQ双路载波调制

3.1  虚指数信号的载波信号Z

3.2 虚指数信号的调制信号S

3.3 虚指数信号的调制过程

3.4 虚指数信号的已调信号

3.5 复指数/虚指数调制的优点


IQ双路载波调制

星星之火-33: 复指数信号与IQ双路载波调制

 

2 虚指数信号: 

(1)虚指数函数表达

虚指数信号概念的理解是一个难点,它是由两个同频的正弦和余弦两个基本信号构成.

星星之火-33: 复指数信号与IQ双路载波调制

虚指数是两路正交的基本信号,一路是余弦信号,另一路是正弦信号!

星星之火-33: 复指数信号与IQ双路载波调制

 

(2)虚指数的物理含义

那么含有两路两路正交的基本信号的虚指数信号长成什么样子呢?

星星之火-33: 复指数信号与IQ双路载波调制

虚指数函数在三维空间中螺旋函数,

虚指数函数在x轴方向的投影是正弦函数,

虚指数函数在y轴方向的投影是余弦函数。

 

3 复指数信号与IQ双路载波调制

3.1  虚指数信号的载波信号Z

星星之火-33: 复指数信号与IQ双路载波调制

示意图如下:

星星之火-33: 复指数信号与IQ双路载波调制


3.2 虚指数信号的调制信号S

星星之火-33: 复指数信号与IQ双路载波调制

示意图如下:

星星之火-33: 复指数信号与IQ双路载波调制


3.3 虚指数信号的调制过程

C = S * Z
    =  r * (cos(θ0) + j*sin(θ0))  * (cos(ωt) + i * sin(ωt))

很显然,上述的计算及其不方便,原因如下:

  • 这是两个复数向量的相乘: S * Z
  • 这是这是三角函数的运算:    sinx、cosx

不妨把他们转换为复指数后再进行运算,看看是否能够简化计算。


3.4 虚指数信号的已调信号

星星之火-33: 复指数信号与IQ双路载波调制

注意:调制后的信号依然是虚指数信号。


3.5 复指数/虚指数调制的优点

  • 调制信号、载波信号、已调信号都是复指数函数(实际只有虚部)
  • 相比与三角函数相乘的计算,复指数调制运算非常简单:只需要进行简单的加减运算。
  • 调制信号的结果非常直观:已调信号的幅度变为r,已调信号的频率不变,已调信号的初始相位变为θ0。这不就是正交幅度调制QAM吗?!

虚指数信号的最重要的意义上在于:

提供了一种简便的方法(虚指数运算),在不改变载波信号的频率情况下,实现对已调信号的幅度和相位的双重控制。

 

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