Anforderungen für eine gute Kommunikationsverbindungsleistung:IQ-Modulation und -Demodulation

In diesem Artikel besprechen wir die Anforderungen für einen analogen IQ-Modulator und -Demodulator und dann die Anforderungen für DACs und ADCs, die im Basisband verwendet werden (für einen analogen IQ-Ansatz) und für DACs und ADCs, die bei HF verwendet werden (für einen digitalen IQ-Ansatz).

Im letzten Artikel haben wir die Frage diskutiert, ob es besser ist, digitale oder analoge Mittel zu verwenden, um I und Q zu kombinieren und zu trennen.

Hier greifen wir das Thema wieder auf, indem wir die Anforderungen an eine gute Kommunikationsverbindungsleistung in diesen analogen und digitalen Anwendungen charakterisieren.

Anforderungen für den analogen IQ-Modulator und -Demodulator

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse einer Literaturübersicht von Artikeln, die die Verschlechterung in Kommunikationsverbindungen aufgrund eines IQ-Ungleichgewichts beschreiben. OFDM war die Modulation für die meisten Artikel.

Im Folgenden finden Sie meine Referenzliste im vorherigen Artikel.

Tabelle 1: Anforderungen für den analogen IQ-Modulator und -Demodulator

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Es ist möglich, einige Schlussfolgerungen zu ziehen.

Am Modulator (TX)-Ende führen IQ-Ungleichgewichte von bis zu 1 dB und 5º zu einer akzeptablen Verschlechterung; 0,5 bis 1,0 dB; sogar mit 64-QAM OFDM-Unterträgern bei Bitfehlerraten von 10-4 bis 10-5.

Anders ist die Situation auf der Seite des Demodulators (RX). Bei N-QAM-Hilfsträgern ergeben IQ-Ungleichgewichte von 1 dB und 5º laut den meisten Artikeln Verschlechterungen von vielen dB. Für diese Ungleichgewichte und N> 4 gibt es im Allgemeinen eine Bitfehlerratenuntergrenze von 10-3 bis 10-1. Ein Ungleichgewicht von 0,5 dB und 1º führt zu einer Verschlechterung von ~8 dB für 16-QAM-Unterträger bei einer Bitfehlerrate von 10-4.

Für Unsymmetrien unter 0,5 dB und 1º liegen keine Ergebnisse vor. Für N> 16 zeigt keiner der Artikel, wie klein die Ungleichgewichte sein müssen, damit Verschlechterungen eine Bitfehlerratenuntergrenze von weniger als 10-3 ergeben.

Dies ist bedauerlich, da integrierte IQ-Modulatoren und -Demodulatoren mit typischen Ungleichgewichten von ~0,02 dB und 0,2º verfügbar sind. Keiner der Artikel erklärt, warum die Demodulation so viel empfindlicher auf IQ-Ungleichgewichte reagiert als die Modulation.

Anforderungen für DACs und ADCs

Anforderungen für DACs und ADCs, die im Basisband für den analogen IQ-Ansatz verwendet werden

Die analogen IQ-Modulator- und Demodulator-Ansätze erfordern immer noch Datenwandler in den Basisband-I- und -Q-Wegen in Position A in den Abbildungen 1A und 1B aus unserem vorherigen Artikel.

Abbildung 1(a). Modulator

Abbildung 1(b). Demodulator

Es ist wichtig zu wissen, wie gut diese Geräte sein müssen. Der Autor fand dort heraus, dass über diesen Effekt viel weniger veröffentlicht wurde als über den IQ-Ungleichgewichtseffekt. Das Beste, was man daraus ableiten kann, ist, dass ein Signal-Rausch-Verhältnis (SINAD) von> 38 dB erforderlich ist.

Anforderungen für DACs und ADCs, die bei HF für den digitalen IQ-Ansatz verwendet werden

Die digitalen IQ-Ansätze erfordern Datenwandler in Position D in den 1A und 1B . Auch zu diesem Thema fand der Autor sehr wenig Veröffentlichungen. Es wurden einige Ergebnisse über die Auswirkungen von analogen Verstärkereffekten wie Intermodulationsprodukten 3. Ordnung (IP3) auf Kommunikationssysteme veröffentlicht, und es könnte gültig sein, diese auch auf Datenwandler anzuwenden, was durchgeführt wurde.

Im Allgemeinen scheint es, dass ein Signal-Rausch- und Verzerrungsverhältnis (SINAD) von> 50 dB und ein Intermodulationsprodukt dritter Ordnung von> 44 dBc für eine akzeptable Leistungsverschlechterung erforderlich sind.

Tabelle 2. Anforderungen an den Basisband-Datenkonverter

Tabelle 3. Anforderungen an HF- oder IF-Datenkonverter