無線デジタル通信：IQ変調の動作原理

無線デジタル通信：動作原理IQ変調
IQ変調は、LTEやWiFi分野で広く使用されているBPSK、QPSK、QAM16、QAM64、QAM256などの様々な高次変調方式の基礎となっています。IQ変調の動作原理を理解することは、LTEやWiFiにおけるOFDMの実装メカニズムをより深く理解するために不可欠です。OFDMの各サブキャリアで使用される変調方式は、依然としてIQ変調に基づく様々なQAM変調技術であり、本質的にOFDMの実装は、複数の直交サブキャリアへのIQ変調の重ね合わせです。
IQ変調におけるIとQの概念は、それぞれIn PhaseとQuadratureという2つの英単語の略語に対応します。文字通りの意味で言えば、I信号とQ信号の名前には意味がありません。同相とは何ですか？直交性とは何ですか？同相を決定するための基準として使用される信号は何ですか？段階そして直交信号は？実際の実装では、一般的に同じ周波数のコサイン波とサイン波のセットがI信号とQ信号として使用されます。したがって、I信号として使用されるコサイン信号は実際には基準信号であり、もちろん同相信号です。I信号と90度位相がずれたコサイン信号は、当然ながらその直交信号です。したがって、IQ変調信号を最も簡単に理解するには、I信号をコサイン搬送波信号、Q信号をI信号と90度周波数差のあるサイン搬送波信号と考えるのが良いでしょう。

いわゆるIQ変調とは、搬送波と同じ周波数のI信号（すなわちコサイン信号）とQ信号（すなわちサイン信号）（位相差90度で互いに直交）を用いて、2つのベースバンド信号を2つの搬送波に同時に変調し、変調された2つの信号を重ね合わせてRF回路を通して送信する方式である。受信側は、無線周波数信号を受信した後、IQ復調IQ復調では、2つの搬送波が互いに直交しているため、前の変調プロセスで使用されたI搬送波信号とQ搬送波信号に基づいて、混合信号から2つのベースバンド信号を分離し、個別に復調することができます。IQ変調されたI信号とQ信号の両方において、一方の相対振幅を増加させると、変調信号の振幅が増加するだけでなく、変調信号の位相も振幅が増加した側にシフトします。つまり、IQ変調はI信号とQ信号に対して行われる振幅変調ですが、変調結果は変調信号の振幅だけでなく、位相変化にも影響を与えます。これがIQ変調と復調の基本的な動作原理です。