¿De dónde provienen los datos de SDR IQ?

Respuesta corta: el codificador/modulador del transmisor, por ejemplo, QAM

La modulación IQ se usa en todas partes, incluido SDR.

Comprenda algunas raíces en los módems de datos telefónicos desde más de 1200 baudios, luego hasta 56 kbps/64 kbps, luego módems de cable y DSK, teléfonos analógicos y digitales, TV analógica desde que se transmitió en color y ahora TV digital y avance rápido más tarde a SDR.

La modulación IQ en fase y amplitud es simplemente una forma de comprimir el ancho de banda de la señal en un espectro más pequeño a expensas de la SNR mínima necesaria.

Dado que el ancho de banda es limitado y costoso, la modulación IQ ofrecía la HDTV original en el mismo ancho de banda que los módems de teléfono analógicos de 64K en el mismo ancho de banda que los módems de 300 baudios, televisión en color y cientos de otros esquemas de modulación de radio que usan la modulación IQ.

El propósito de la modulación IQ es importante y generalizado para todos los canales de comunicación donde la compresión del ancho de banda no solo es deseable, sino esencial. Aunque eludí el hecho de que se usa en comunicación analógica y digital, tocaré el lado de la radio digital para usted.

La figura principal de mérito y propósito de los datos modulados por IQ es la compresión del ancho de banda a cambio de un exceso de SNR.

Tiene una larga historia que incluye módems telefónicos que usan 1200 y 2400 Hz en un ancho de banda de 4KHz. La computadora usa un UART para enviar datos asíncronos en serie como; 7 u 8 bits de datos + 1 de inicio + 1 de parada y 1 bit de paridad (opc.), al Módem. El modulador luego elimina los bits de inicio/parada y los codifica en forma de onda síncrona en la modulación IQ. El demodulador hace lo contrario. Así es como se pueden obtener 64 kbps en un ancho de banda de 4 KHz. Para EMI, la FCC limita los módems de 64K a 56kbps.

I and Q of course represent In-phase 0deg and Quadrature 90deg signals.

Veamos el canal QAM-16 IQ. El modulador para QAM-16 crea 16 estados de amplitud y fase en cada período de símbolo, que es una matriz 4x4 de 16 estados. Cada estado se utiliza de acuerdo con 16 patrones de bits secuenciales de 4 bits diferentes.

Vea abajo. http://en.wikipedia.org/wiki/Constellation_diagram El diagrama de ojo muestra los 4 patrones binarios secuenciales asignados para cada punto donde los patrones XY representan la fase y las amplitudes de IQ.

Hay cientos de métodos de modulación que usan la modulación IQ pero cada uno sigue el mismo método básico de los canales I&Q pero con muchos niveles, no solo 2 (binario).

http://www.scribd.com/doc/43027465/Modulation-Coding-Scheme-MCS-Table

Arriba hay algunos básicos definidos los esquemas de modulación y codificación hasta 64 niveles.

Hay muchos más en niveles 256 y superiores, 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 SNR frente a la tasa de error de bits (BER), que son compensaciones de comunicación significativas.

La parte "imaginaria" necesita ser capturada en el lado analógico, con un mezclador separado que usa una fuente LO que está exactamente 90 grados desplazada del LO "real".

En el mundo físico, solo se pueden transmitir señales de valor real, por lo que en la entrada de su antena tiene 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 cambio 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, unshiftedy shiftedque están en fase y 90 grados desfasadas 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 una 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 mezclamos tanto el LO original como el desfasado, entonces la energía de RF siempre es visible independientemente del desfase:

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

contra

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

Al mismo tiempo, la cantidad de energía de RF que pasó a las partes "real" e "imaginaria" después de la mezcla puede indicarle 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 Johnson Counter/ShiftRegister para generar 4 señales separadas, para lograr 0/90/180/270. Al usar 4*LO, tiene garantizados exactamente 90 grados, cruciales para la supresión de la portadora y la supresión de la banda lateral. Para obtener un resultado de ruido de fase bajo, 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 fluctuación: Tj = Vruido/ Velocidad de subida.

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 de DSP externa para crear con precisión las formas de onda de los símbolos I_path y Q_path; estas formas de símbolos entraron en un multiplicador analógico, modulando una portadora de 150 MHz; teniendo 2 portadores, uno para I y otro para Q, cada uno de los cuales es una señal de + corriente y - corriente, luego sumamos esas 4 señales de corriente a través de 2 resistencias [probablemente POLY, para baja distorsión y aislamiento del sustrato]. En ese punto (2 señales de salida), examinamos el espectro y el ojo de datos.

Inicialmente, la supresión de la portadora y la supresión de la banda lateral no deseada estaban solo 20 dB por debajo. Resulta que los LO de cuadratura (0/90/180/270) estaban muy lejos de la cuadratura, porque un DutyCycleAdjustor tenía fallas. Limpiamos eso, 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 de multiplicación y suma de precisión de corrientes diferenciales, además de generadores LO de cuadratura de bajo ruido de fase. Espere trabajar con señales diferenciales para lograr un rechazo útil del ruido del sustrato. Planee proporcionar energía silenciosa/privada a los circuitos DAC/modulador.

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

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