¿De dónde provienen los datos de SDR IQ?

Respuesta corta: el transmisor codificador / modulador p.ej. QAM

LamodulaciónIQseutilizaentodaspartes,incluidoelSDR.

Comprendaalgunasraícesenlosmódemsdedatostelefónicosdesdemásde1200baudios,luegohasta56kbps/64kbps,luegomódemsDSKydecable,teléfonosanalógicosydigitales,TVanalógicadesdequeseemitióelcoloryahoraTVdigitalyavancerápidohastalosSDR.

  La

modulaciónIQenfaseyamplitudessimplementeunaformadecomprimirelanchodebandadelaseñalenunespectromáspequeñoaexpensasdelamínimaSNRnecesaria.

Dadoqueelanchodebandaeslimitadoycostoso,lamodulacióndeIQofrecióelHDTVoriginalenelmismoanchodebandaquelosmódemsanalógicosde64Kenelmismoanchodebandaquelosmódemsde300baudios,TVencolorycientosdeotrosesquemasdemodulaciónderadioqueutilizanmodulaciónIQ.p>

ElpropósitodelamodulacióndeIQessignificativoygeneralizadoentodosloscanalesdecomunicacióndondelacompresióndeanchodebandanosoloesdeseable,sinoesencial.AunqueeludíelhechodequeseutilizaenANALOGylacomunicacióndigital,tocaréelladodelaradiodigitalporusted.

LaprincipalfiguradelméritoyelpropósitodelosdatosmoduladosdeIQeslacompresióndeanchodebandaenunacompensaciónporSNRenexceso.

Tieneunalargahistoriaqueincluyemódemstelefónicosqueutilizan1200y2400Hzenunanchodebandade4KHz.LacomputadorausaunUARTparaenviardatosasíncronosenseriecomo;Datosde7u8bits+1inicio+1paraday1bitdeparidad(opt.),Almódem.Elmoduladorluegoeliminalosbitsdeinicio/parada&locodificaenformadeondasíncronaenmodulaciónIQ.Eldemoduladorhacelocontrario.Asíescomounopuedeobtener64kbpsenunBWde4KHz.ParaEMIserefierealosmódemslimitadosde64KFCCa56kbps.

IandQofcourserepresentIn-phase0degandQuadrature90degsignals.

VeamoselcanalQQ-16IQ.ElmoduladorparaQAM-16crea16estadosdeamplitudyfaseencadaperíododesímbolo,queesunamatrizde4x4de16estados.Cadaestadoseutilizadeacuerdocon16patronesdebitssecuencialesde4bitsdiferentes.

Vermásabajo. enlace Eldiagramadelojomuestralos4patronesbinariossecuencialesasignadosparacadapuntodondelospatronesX-YrepresentanlafaseI-Qylasamplitudes.

HaycientosdemétodosdemodulaciónqueutilizanlamodulaciónIQ,perocadaunosigueelmismométodobásicodeloscanalesI&Qperoconmuchosniveles,nosolo2(binarios).

enlace

Arriba hay algunos básicos que se definen en Modulation & Esquemas de codificación de hasta 64 niveles.

Hay muchos más a 256 niveles y más, y cada método tiene una compensación por la calidad, la eficiencia espectral y el costo en términos de una mayor relación señal / ruido requerida.

Esto está definido por el teorema de Shannon-Hartley, que define la solución para el ancho de banda mínimo del canal frente a la SNR frente a la tasa de errores de bits (BER, por sus siglas en inglés), que son compensaciones de comunicación significativas.

La parte "imaginaria" debe capturarse en el lado analógico, con un mezclador independiente que utiliza una fuente LO que está exactamente a 90 grados de la LO "real".

En el mundo físico, solo se pueden transmitir señales de valor real, por lo que en la entrada de tu antena tienes una señal de tiempo continuo de valor real.

Si mezcla (es decir, multiplica) esto con su señal LO, la salida tendrá cero en cualquier lugar donde la entrada o la señal de salida tengan un cruce por cero. Esto significa que si alimenta una señal CW a la misma frecuencia que su LO, el desplazamiento de fase entre estas señales determina lo que obtiene en la salida.

Si tienes octava:

x = [ -2*pi : 0.01*pi : 2*pi ];
unshifted = cos(x);
shifted = sin(x);

Esto define dos señales, unshifted y shifted que están en fase y 90 grados fuera de fase con un coseno LO.

Comparar:

plot(x, cos(x) .* unshifted);

con

plot(x, cos(x) .* shifted);

La integral de la segunda función es cero, por lo que un FFT sobre estos datos no mostraría energía en el contenedor de CC, claramente incorrecto, ya que estamos transmitiendo energía precisamente a esa frecuencia.

Sin embargo, si nos mezclamos tanto con el LO original como con el LO desplazado en la fase, la energía de RF siempre es visible, independientemente del cambio de fase:

plot(x, cos(x) .* unshifted, x, sin(x) .* unshifted);

vs

plot(x, cos(x) .* shifted, x, sin(x) .* shifted);

Al mismo tiempo, la cantidad de energía de RF que ingresa a las partes "real" e "imaginaria" después de la mezcla puede indicar el ángulo de fase entre las dos señales, por lo que también puede codificar información dentro del ángulo de fase.

Comience con un oscilador 4 * LO_carrier. Use un Contador / ShiftRegister de Johnson para generar 4 señales separadas, para lograr 0/90/180/270. Al utilizar 4 * LO, se le garantiza exactamente 90 grados, crucial para la supresión de portadora y la supresión de banda lateral. Para un resultado de baja phasenoise, es importante para la mejor exclusión del ruido de cierre en los receptores y para la generación de un ruido de cierre mínimo en los moduladores / transmisores. Debe comprender todos los aspectos de la Ley de Jitter: Tj = Vnoise / SlewRate.

Trabajé con un equipo en teléfonos GSM, diseñando todo el silicio sin DSP. Los moduladores utilizaron códigos DAC de 10 bits de la tabla de búsqueda DSP externa, para elaborar con precisión las formas de onda de los símbolos I_path y Q_path; estas formas de símbolos ingresaron a un multiplicador analógico, modulando una portadora de 150 MHz; teniendo 2 portadoras, una para I y otra para Q, cada una de las cuales es una señal de corriente y corriente, sumamos esas 4 señales de corriente a través de 2 resistencias [probablemente POLY, para una baja distorsión y aislamiento del sustrato]. En ese momento (2 señales de salida), examinamos el espectro y el ojo de datos.

Inicialmente, la supresión de portadora y la supresión de banda lateral no deseada solo bajaron 20 dB. Resulta que los LO en cuadratura (0/90/180/270) estaban muy lejos de la cuadratura, porque un DutyCycleAdjustor era bastante defectuoso. Lo limpiamos, una vez que ejecutamos un diseño de sistema completo en esos 11 transistores y rediseñamos esa cadena de señal. Conociendo las debilidades de los DCA, le sugiero que trabaje con sistemas 4 * X LO.

En resumen, hay tablas de búsqueda y DAC y DAC que se multiplican y suman con precisión las corrientes diferenciales, más los generadores de LO en cuadratura de baja phasenoise. Espere trabajar con señales diferenciales, para lograr un rechazo útil del ruido del sustrato. Planifique proporcionar energía silenciosa / privada a los circuitos moduladores / DAC.

Los datos de I & Q se han utilizado durante décadas en las comunicaciones, especialmente cuando se desea que los símbolos aparezcan como un ruido aleatorio.

Y esperaría pulsos de radar de baja probabilidad de intercepción, pulsos largos que se comprimen nuevamente en el receptor para aumentar la resolución de distancia / tiempo, para usar la modulación I & Q. Nunca diseñé esos.