これは少し基本的な質問ですが、ソフトウェア定義無線（SDR）に役立つように信号をIおよびQコンポーネントに分割する必要がある理由を理解するのに苦労しています。
IとQ成分は同じ信号であり、位相が90度ずれていることは理解していますが、これが重要な理由はわかりません。1つの信号をデジタル化できないのはなぜですか？どうして90度位相がずれているように見える同一の信号が必要なのですか？また、この2番目の信号が必要な場合、最初の信号を遅らせるだけで（ソフトウェアなどで）自分で作成できないのはなぜですか？
私が理解できるのは、何らかの理由でソフトウェアでFMスタイルの復調を行う必要があるということだけですが、必要性が何であるか、そしてこの復調がIとQの両方のコンポーネントなしでは不可能な理由を説明するものはどこにも見つかりません。
誰もこれにいくらか光を当てることができますか？ウィキペディアは特に有用ではありません。各ページには説明の代わりにリンクがあり、各リンクは無限ループの次を指します。
回答:
IおよびQコンポーネントは同じ信号ではありません。これらは同じ信号のサンプルであり、位相が90度ずれており、異なる情報が含まれています。それは微妙ですが、重要な違いです。
この方法でIとQを分離すると、信号の成分の相対位相を測定できます。これは、FM（およびPM）復調だけでなく、キャリア（SSBなど）の上側波帯と下側波帯の内容を区別する必要がある他の状況でも重要です。
SDR（特にアナログフロントエンド）で周波数変換（ヘテロダイン）が発生するたびに、IコンポーネントとQコンポーネントの処理が異なります。局部発振器の2つのコピーが生成され、一方が他方に対して90度遅れており、これらはIおよびQと別々に混合されます。これにより、変換を通じて位相関係が保持されます。
編集：
これが本当に意味するのは、キャリアの両側ですべての側波帯情報をキャプチャするのに十分高いレートで信号をサンプリングしているということです。IとQは実際には、数学をもう少しきれいに動作させる表記規則です。信号を直接ベースバンドにヘテロダインする場合に最も関連性が高くなります（同期検出）。IとQの両方を保持しないと、2つの側波帯が互いの上に折り畳まれ（エイリアスの形式）、FM、PM、またはQAM信号をデコードできなくなります。
これは、サンプリングレート、およびサンプリングクロック（ローカルオシレーターまたはLO）が対象の信号周波数にどのように関係するかに関係しています。
ナイキスト周波数レートは、ベースバンド信号のサンプリングされたスペクトル（エイリアシングを防ぐため）の最高周波数（または帯域幅）の2倍です。しかし、実際には、有限の長さの信号、したがって非数学的に完全に帯域制限された信号（および物理的に実装可能な非ブリックウォールフィルターの潜在的な必要性）が与えられると、DSPのサンプリング周波数は最高信号周波数の2倍より高くなければなりません。したがって、サンプルレートを2倍（2X LO）にしてサンプル数を2倍にすることは、依然として低すぎます。サンプルレートを4倍にすると（4X LO）、ナイキストレートを上回りますが、回路コンポーネント、ADCパフォーマンス、DSPデータレート、必要なメガフロップなどの点で、はるかに高い周波数のサンプルレートを使用するとコストが高くなります。
IQサンプリングは、しばしば、局部発振器で（または比較的近い）は明らかであり、関心のある信号又は周波数帯域と同じ周波数で行われるような方法ナイキストに従って（ベースバンド信号のための）低すぎるサンプリング周波数。正弦波のサイクルごとに1つのサンプルは、すべてゼロクロッシング、またはすべてトップ、またはその間の任意のポイントにあります。サンプリングされた正弦波信号についてはほとんど何も学習しません。しかし、これをそれ自体でほとんど役に立たないサンプルのセットをIQサンプルセットのIと呼びましょう。
しかし、サンプルレートを単に2倍にするのではなく、各サイクルの最初のサンプルの少し後に追加のサンプルを取得することによって、サンプル数を増やしてみてください。サイクルごとに少し離れた2つのサンプルにより、傾斜または微分を推定できます。1つのサンプルがゼロクロッシングにある場合、追加のサンプルはありません。そのため、サンプリングされている信号を把握するのがはるかに良いでしょう。2つのポイントに加えて、対象の信号が（帯域制限のために）サンプルレートでほぼ周期的であるという知識は、通常、正準正弦波方程式（振幅と位相）の推定を開始するのに十分です。
ただし、2番目のサンプルで離れすぎて、最初のサンプルセットの中間に達すると、2Xサンプリングと同じ問題が発生します（1つのサンプルが正のゼロ交差で、もう1つのサンプルが負の交差で、何もありません）。2Xのサンプルレートが低すぎるのと同じ問題です。
しかし、最初のセット（ "I"セット）の2つのサンプルの間のどこかにスイートスポットがあります。同時サンプリングや等間隔（サンプルレートの2倍に相当）ではないため、冗長ではなく、信号に関する最大情報を提供するオフセットがありますが、代わりに追加サンプルの正確な遅延がコストになりますより高いサンプルレートの。その遅延は90度であることがわかります。これにより、非常に有用なサンプルの「Q」セットが得られ、「I」セットと一緒に使用することで、単独の信号よりもはるかに多くの信号について知ることができます。おそらく、AM、FM、SSB、QAMなどを復調するのに十分であり、2Xよりもはるかに高い周波数ではなく、キャリア周波数で、または非常に近い周波数で複素数またはIQサンプリングします。
追加：
サンプルの2番目のセットの正確な90度オフセットも、DFTのコンポーネント基底ベクトルの半分にうまく対応します。非対称データを完全に表現するには、フルセットが必要です。より効率的なFFTアルゴリズムは、多くの信号処理に非常によく使用されます。他の非IQサンプリング形式では、データの前処理（例：位相またはゲインのIQ不均衡の調整）、またはより長いFFTの使用が必要になる場合があります。 IFデータのSDR処理。
追加：
また、プリコンプレックスヘテロダインの中心周波数がIQサンプルレートよりもはるかに高い場合でも、SDR IQ信号のウォーターフォール帯域幅は、ワイドバンドのように見える場合がありますが、通常はIQまたは複素サンプルレートよりわずかに狭いことに注意してください。したがって、IQレートの2倍であるコンポーネントレート（単一の複合体またはIQサンプルごとに2つのコンポーネント）は、最終的に対象の帯域幅の2倍よりも高くなり、ナイキストサンプリングに準拠します。
追加：
90度後に信号と信号の間の変化を探しているため、単に入力を遅延させるだけでは、2番目の直交信号を作成することはできません。また、同じ2つの値を使用しても、変化は見られません。2つの異なる時間でサンプリングする場合にのみ、わずかにオフセットします。
これは本当に簡単なトピックであり、だれもうまく説明できません。これを理解するのに苦労している人は、W2AEWのビデオhttp://youtu.be/h_7d-m1ehoY?t=3mを見てください。わずか16分で、彼はスープからナッツに移り、オシロスコープと彼が作った回路でデモを行いました。
IとQは、単に信号を表す別の方法です。信号は、振幅、周波数、または位相に沿って変調された正弦波と考えることができます。
正弦波はベクトルとして表すことができます。物理クラスのベクトルを覚えている場合、そのベクトルのxおよびyコンポーネントを操作する傾向があります（x's一緒にとを追加y's）。のはどのようなものIとQ本質的にX- （同相であることIと）Y（直交- Q）。
正弦波をベクトルのように表現し、およびを使用可能にするIとQ、数学を実行して信号を復調するソフトウェアを使用する方がはるかに簡単になります。お使いのコンピューターには専用のチップ（グラフィックカードとサウンドカードはVECTORプロセッサー）があり、追加のレジスターxとyコンポーネントを保持して高速計算を実現しています。
これがSDR望んIでいる理由Qです。 IまたQ、コンピュータのベクトルプロセッサが復調を迅速かつ効率的に行えるようにします。