IQ调制、同相分量与正交分量
IQ调制、同相分量与正交分量
IQ调制、同相分量与正交分量
在信号处理中，同相分量和正交分量常用于描述复信号的实部和虚部。同相分量和正交分量可以组成一对希尔伯特变换对，当它们互为希尔伯特变换对时，复包络的频谱只在正频率处有非零值，即复包络是一个解析信号。
基本的调制方案包括幅度、频率和相位调制。I/Q调制由于频谱效率较高，因而在数字通信中得到广泛采用。IQ调制使用了两个载波，一个是同相 (I) 分量，另一个是正交 (Q) 分量，两者之间有90°的相移。
数字IQ调制完成了符号到矢量坐标系的映射，映射点一般称为星座点，具有实部和虚部。从矢量角度讲，实部与虚部是正交的关系，通常称实部为In-phase分量，则虚部为Quadrature分量。这就是IQ的由来，该矢量坐标系也可以称为IQ坐标系。
无论是模拟调制，还是数字调制，都是采用调制信号去控制载波信号的三要素：幅度、频率和相位，分别称为调幅、调频和调相。模拟调制称为AM、FM和PM，而数字调制称为ASK、FSK和PSK。数字调制中还有一种调制方式同时包含幅度和相位调制，称为QAM调制(正交幅度调制)。
ASK
一个bit就可以表征两个状态，“0”对应A1，“1”对应A2。即一个状态只包含1 bit信息，故符号速率与比特率相同。
FSK
FSK一般不提及星座图，而是将符号映射至频率轴，以2FSK和4FSK为例，给出了经典的符号映射关系，纵轴为基带信号频率相对于FSK Peak Deviation的归一化值。
虽然FSK并不是将符号直接映射至IQ坐标系中，但是FSK调制依然具有 I 分量和 Q 分量。因为任何一个频率不为0的基带信号，在IQ坐标系上的矢量轨迹都是一个圆，这意味着在不同时刻，该信号的 I 分量和 Q 分量也是变化的。
PSK
非常主流的数字调制方式
PSK调制是将符号直接映射到IQ坐标系上的
其中跳频路径4、6和9会出现 I 和 Q 同时为0的情况，意味着这一瞬间将没有信号输出。这将导致输出的射频信号具有较高峰均比PAR，如果要求发射平均功率达到某一水平，高PAR(它表示信号的峰值功率与平均功率之间的比值。)对应的峰值功率将更高，对功率放大器的设计提出了挑战。
为了规避这种过零点“行为”，通过将Q路信号延迟半个符号周期，此时 I 和 Q 不会同时为0，符号跳变时也就绕开了原点。
QAM
一个符号携带多个bit信息，比如16/32/64/128/256/512/1024 QAM等
QAM调制相当于调幅和调相结合的调制方式，不仅会改变载波振幅，还会改变其相位。
IQ坐标系上映射星座点的 I 和 Q 决定了载波信号的振幅
根据16QAM的星座图可知，任意两个符号之间都有可能存在跳变，而每个符号映射点对应的矢量模值可能不同，相位也可能不同，因此QAM调制会导致载波的振幅发生变化，同时相位也发生变化。
当完成数字比特流到 IQ 坐标系的映射后，便可以得到数字 I 和 Q 信号，然后分别经过 DAC 变换为模拟 I 和 Q 信号，最后经过 IQ 调制器完成上变频至射频频段。
在数字发射机中，丨信号和 Q 信号通过同一个本地振荡器 (LO) 混合，不过这个本振在其中一条 LO 路径上放置了一个90°的移相器。这个90°的相移使 I 信号和 Q 信号彼此正交，互不干扰。