Quadrature, Quadrature Carrier   직교 위상, 위상 직교, 직교 반송파

(2022-10-03)

QM, Quadrature Modulation, Quadrature Multiplexing, 직각 변조, 직교 위상 변조, 직교 다중화, IQ Modulation, IQ 변조, IQ Modulator, IQ 변조기


1. `Quadrature (직교 위상 / 위상 직교 / 직각)` 이란?

  ㅇ 서로 상관성이 없음을, 직교성(Orthogonality)이라고 하는데,
     - 특히, `90˚ 위상차가 나는 직교성`을, `Quadrature(위상 직교)` 라는 표현을 씀
     - 대표적인 직교 신호로는, 위상이 90˚ 차이나는 `사인파(sine) 및 코사인파(cosine)`가 있음

  ㅇ 한편,
     -  0˚를 기준으로하면, in-phase(동 위상)
     -  이로부터 90˚이면, quadrature(직교 위상) 이라고 말함

  ㅇ [유사 명칭 비교]
     - Quadratic  : 2차
        . 例) Quadratic Curve : 2차 곡선, Quadratic Equation : 2차 방정식
     - Quadrature : 직교 위상 (직각 위상)
        . 例) Quadrature Modulation : 직교 위상 변조, QAM : 직교 진폭 변조


2. `직교 위상(Quadrature)` 성질을 변조 / 다중화에 응용

  ㅇ (명칭)
     - 직교 위상 변조 / 직각 변조 (Quadrature Modulation, Quadrature Multiplexing, QM)
     - QM 방식

  ㅇ (유사명칭)
     - IQ 변조 (IQ Modulation)                                              ☞ IQ 다이어그램 참조
     - 벡터 변조 (Vector Modulation)

  ㅇ QM 방식 이란?
     - 90˚ 위상차직교 신호(상호 독립)들로 구분하고,
     - 각각 별도로 진폭변조하고,
     - 이들을 더함으로써,
     - 변조다중화를 동시에 가능하게 하는 방식

  ㅇ QM 방식의 동작 설명
     - 2개의 서로 다른 성분으로 분해할 수 있는데, 
        . `동위상성분 In-phase (i)` 및 `직교위상성분 Quadrature (q)`
        . 즉, 위상 직교하는 두 성분                 ☞ 직교 위상 성분 (Quadrature Component) 참조
     - 이들은 동일 주파수이지만 위상 직교하는 2개의 반송파 (Quadrature Carrier)로써,
        . (위상 직교하는 두 반송파) `cos(2πfct)` 및 `sin(2πfct)`
     - 각각 진폭변조(DSB-SC)시켜, 이들을 합치는 것
        . (변조다중화를 동시 수행)

  ㅇ QM 방식의 특징
     - 두 성분이 서로 독립적임
        . 두 성분(I/Q)이 직교 다중화되면서(합쳐지면서), 
        . 비록 각각의 스펙트럼주파수 영역에서 겹치게 되지만, 
        . 두 성분이 상호 위상 직교하므로, 
        . 서로 독립적으로 취급이 가능 

  ㅇ 한편, 
     - 사실상 모든 대역통과 변조가, 직교위상 반송파 변조로 표현 가능  ☞ 대역통과 (Bandpass) 참조
        . 例로써, 진폭변조는, 
           .. 직교위상성분을 0(zero)으로하고 동위상성분에 cos(ωt)를 곱한 것과 등가적임
     - 직교 변조 기법을 이용한 변조 기법 例) 
        . (직교 위상)  QPSK, OQPSK 등
        . (직교 주파수)  MSK 등
        . (직교 진폭)  QAM3. QM 방식의 모형

   



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