Vereisten voor goede communicatieverbindingsprestaties:IQ-modulatie en demodulatie

In dit artikel bespreken we de vereisten voor een analoge IQ-modulator en demodulator, en vervolgens de vereisten voor DAC's en ADC's die worden gebruikt op basisband (voor een analoge IQ-benadering) en voor DAC's en ADC's die worden gebruikt bij RF (voor een digitale IQ-benadering).

In het laatste artikel bespraken we het dilemma of het beter is om digitale of analoge middelen te gebruiken om I en Q te combineren en te scheiden.

Hier pakken we het onderwerp weer op door de vereisten te karakteriseren die nodig zijn voor goede communicatieverbindingsprestaties in deze analoge en digitale toepassingen.

Vereisten voor analoge IQ-modulator en demodulator

Tabel 1 toont de resultaten van een literatuuronderzoek van artikelen waarin de verslechtering van communicatieverbindingen als gevolg van IQ-onbalans wordt beschreven. OFDM was de modulatie voor de meeste artikelen.

Voor het volgende, zie het vorige artikel voor mijn lijst met referenties.

Tabel 1: Vereisten voor analoge IQ-modulator en demodulator

Klik om de tabel te vergroten tot volledige grootte

Het is mogelijk om een ​​paar conclusies te trekken.

Aan het eind van de modulator (TX) geven IQ-onevenwichtigheden tot 1 dB en 5º een acceptabele verslechtering; 0,5 tot 1,0 dB; zelfs met 64-QAM OFDM-subdraaggolven, bij bitfoutenpercentages van 10-4 tot 10-5.

De situatie is anders aan de demodulator (RX) kant. Volgens de meeste artikelen geven IQ-onevenwichtigheden van 1 dB en 5º voor N-QAM-subdraaggolven een degradatie van vele dB. Voor deze onevenwichtigheden, en N> 4, is er over het algemeen een bitfoutpercentage van 10-3 tot 10-1. Een onbalans van 0,5 dB en 1º geeft een degradatie van ~8 dB voor 16-QAM-subdraaggolven bij een bitfoutfrequentie van 10-4.

Er zijn geen resultaten gegeven voor onevenwichtigheden kleiner dan 0,5 dB en 1º. Voor N> 16 laat geen van de artikelen zien hoe klein de onevenwichtigheden moeten zijn opdat degradaties een bitfoutpercentage van minder dan 10-3 opleveren.

Dit is jammer omdat geïntegreerde IQ-modulators en -demodulators beschikbaar zijn met typische onevenwichtigheden van ~0,02 dB en 0,2º. Geen van de artikelen legt uit waarom demodulatie zoveel gevoeliger is voor IQ-onevenwichtigheden dan de modulatie.

Vereisten voor DAC's en ADC's

Vereisten voor DAC's en ADC's die op basisband worden gebruikt voor analoge IQ-benadering

De analoge IQ-modulator- en demodulatorbenaderingen vereisen nog steeds dataconverters in de basisband I- en Q-paden in positie A in figuren 1A en 1B uit ons vorige artikel.

Figuur 1(a). Modulator

Figuur 1(b). Demodulator

Het is belangrijk om te weten hoe goed deze apparaten moeten zijn. De auteur constateerde dat er veel minder gepubliceerd is over dit effect dan over het IQ-onbalanseffect. Het beste dat kan worden afgeleid, is dat een signaal-ruisverhouding (SINAD) van> 38 dB vereist is.

Vereisten voor DAC's en ADC's die worden gebruikt bij RF voor digitale IQ-benadering

De Digital IQ-benaderingen vereisen dataconverters in positie D in figuren 1A en 1B. De auteur vond ook weinig gepubliceerd over dit onderwerp. Er zijn enkele resultaten gepubliceerd over de effecten van analoge versterkereffecten zoals 3rd Order Intermodulation Products (IP3) op communicatiesystemen, en het zou goed kunnen zijn om deze ook toe te passen op dataconverters, wat is gebeurd.

Over het algemeen lijkt het erop dat een signaal-ruisverhouding (SINAD) van> 50 dB en een intermodulatieproduct van de derde orde van> 44 dBc vereist zijn voor een acceptabele prestatievermindering.

Tabel 2. Vereisten voor basisbandgegevensconverter

Tabel 3. Vereisten voor RF- of IF-dataconverter