通信入门系列——IQ(同相正交)调制 本节目录 本节内容 一、单边带与双边带信号比对 如何理解单边带信号只需要一半的频谱资源？ 双边带频谱可以表示为s(t)cos(ωct),单边带频谱可以表示为s(t)cos(ωct)-s~(t)sin(ωct)，其中s~(t)表示希尔伯特变换后信号。根据三角函数关系式，单边带信号可以表示为A(t)cos(ωct+φ(t))，其中A(t)是幅度，是s(t)平方与s~(t)平方的和的开方，φ表示的是相位，tanφ(t)=-s~(t)/s(t)。
通过比较单边带信号和双边带信号的公式，可以看出单边带信号同时利用了载波的幅度和相位，也就是正弦和余弦两个正交分量都使用了，而双边带信号则值利用了载波的幅度，即余弦分量。由此可以看出单边带多了一倍的信息，但只需要一半的频谱资源。 单边带信号是否只要满足上述关系就能成功节省一半资源？ 双边带信号的一个边带消除后就变成单边带信号，但需要对正弦分量通过希尔伯特变换进行约束，保证在接收侧的正弦分量和余弦分量相同。这样才能保证在带宽一致的情况下，单边带信号可以传输同样的信息。 二、IQ(同相正交)调制技术 IQ(同相正交)调制技术，用来替换希尔伯特变换。希尔伯特变换是一个非因果系统，在一时刻的输出，不仅与之前输入信号有关，还与之后的输入信号有关，也就是在时域上实现h(t)=1/(πt)的滤波器很困难。还有一种就是通过频域相移π/2，不同频率成分做不同的延时，就比较麻烦。因此引入了IQ(In-phase Quadrature)调制技术。 两路正交信号，I路信号为x(t),Q路信号为y(t)，分别进行调制乘以cos(ωct)和sin(ωct)后，获得发射信号为x(t)cos(ωct)-y(t)sin(ωct)。在接收端两路通道分别进行cos(ωct)调制和-sin(ωct)调制,然后通过低频滤波器滤除倍频成分，获得x(t)和y(t)。
三、IQ信号的复数表达式 IQ调制的复数表达，本质上，在发射端，复基带信号x(t)+jy(t)被负载波信号e^(jωct)调制。而在接收端，用e^(-jωct)进行解调从而获得复基带信号。
接收机的复基带信号是发射机复基带信号经过一个复数信道的响应。IQ调制的信号是一个实数信号，用复数信号s(t)e^(jωct)来表达，其中s(t)为复基带信号。接收信号以及信道的冲激响应都是实数信号，均可以用复数来表示，复基带信号之间满足卷积：r(t)=s(t)*h(t)。
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