Дослідження формування квадратурних складових I/Q-демодуляторів з оцінкою похибок
DOI:
https://doi.org/10.20535/S0021347024070021Ключові слова:
квадратурні складові, I/Q-демодуляція, фазові похибки, амплітудно-частотна характеристика, фазо-частотна характеристика, обробка сигналів, телекомунікаціїАнотація
У статті досліджено вплив вибору вагових коефіцієнтів на формування квадратурних складових в I/Q-демодуляторах та запропоновано методи підвищення точності I/Q-демодуляції та мінімізації квадратурних помилок. Розглянуто різні конфігурації 8- та 10-відлікових I/Q-демодуляторів з відкритими наборами вагових коефіцієнтів. За допомогою моделювання показано, що певні набори коефіцієнтів дозволяють значно покращити амплітудно-частотні характеристики, досягаючи звуження смуги пропускання в 1,5–1,7 раза та кращого придушення позасмугових завад. Також досліджено синтез нових наборів коефіцієнтів для 10-відлікових I/Q-демодуляторів, що призводить до покращення амплітудно-частотних характеристик та зменшення фазових помилок. Встановлено еквівалентність між комбінаціями двокаскадних демодуляторів та їхніми однокаскадними аналогами, що забезпечує потенційні переваги в обчислювальній ефективності. Запропоновані 13- та 15-відлікові еквівалентні фільтри демонструють високу ефективність частотної фільтрації та нульову похибку ортогоналізації, що робить їх перспективною альтернативою 16-відліковим демодуляторам. Отримані результати підкреслюють важливість вибору вагових коефіцієнтів для оптимізації продуктивності I/Q-демодуляторів та сприяють розробці більш точних та ефективних систем цифрового зв’язку з підвищеною завадозахищеністю.
Посилання
N. T. Hieu, H.-G. Ryu, C.-X. Wang, H.-H. Chen, “The impact of the I/Q mismatching errors on the BER performance of OFDM communication systems,” in 2007 IEEE International Conference on Communications, 2007, pp. 5423–5427, doi: https://doi.org/10.1109/ICC.2007.898.
F. Talebpour, A. Sali, R. Alirezaee, P. Varahram, S. Alirezaee, “A novel robust technique to compensate I/Q imperfections in quadrature modulator using LMS algorithm,” in 2021 International Conference on Electrical, Computer, Communications and Mechatronics Engineering (ICECCME), 2021, pp. 1–9, doi: https://doi.org/10.1109/ICECCME52200.2021.9590842.
H. Wu et al., “Enhanced imbalance-distortion mitigation and noise suppression in I / Q -based phase demodulation systems,” IEEE Sensors J., vol. 24, no. 9, pp. 14413–14427, 2024, doi: https://doi.org/10.1109/JSEN.2024.3374811.
W. Li, Y. Zhang, L.-K. Huang, J. Cosmas, C. Maple, J. Xiong, “Self-IQ-demodulation based compensation scheme of frequency-dependent IQ imbalance for wideband direct-conversion transmitters,” IEEE Trans. Broadcast., vol. 61, no. 4, pp. 666–673, 2015, doi: https://doi.org/10.1109/TBC.2015.2465138.
В. И. Слюсар, П. Е. Сердюк, “Метод синтеза процедуры І/Q-демодуляции нечетного порядка на основе замены многокаскадных схем демодуляции однокаскадными эквивалентами,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 63, no. 5, pp. 320–328, 2020, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347020050064.
T. R. Clark, S. R. O’Connor, M. L. Dennis, “A phase-modulation I/Q-demodulation microwave-to-digital photonic link,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 58, no. 11, pp. 3039–3058, 2010, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2010.2076971.
J. J. de Witt, “Modelling, estimation and compensation of imbalances in quadrature transceivers,” Dissertation presented for the degree of Doctor of Philosophy in the Faculty of Engineering at Stellenbosch University, 2011.
P. Song, N. Zhang, H. Zhang, F. Gong, “Blind estimation algorithms for I/Q imbalance in direct down-conversion receivers,” in 2018 IEEE 88th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall), 2018, pp. 1–5, doi: https://doi.org/10.1109/VTCFall.2018.8690669.
A.-A. A. Boulogeorgos, A. Alexiou, “Training terahertz wireless systems to battle I/Q imbalance,” in 2023 International Balkan Conference on Communications and Networking (BalkanCom), 2023, pp. 1–5, doi: https://doi.org/10.1109/BalkanCom58402.2023.10167934.
F. Ghaseminajm, Z. Abu-Shaban, S. S. Ikki, H. Wymeersch, C. R. Benson, “Localization error bounds for 5G mmWave systems under I/Q imbalance,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 69, no. 7, pp. 7971–7975, 2020, doi: https://doi.org/10.1109/TVT.2020.2991377.
S. Zarei, W. H. Gerstacker, J. Aulin, R. Schober, “I/Q imbalance aware widely-linear receiver for uplink multi-cell massive MIMO systems: design and sum rate analysis,” IEEE Trans. Wirel. Commun., vol. 15, no. 5, pp. 3393–3408, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/TWC.2016.2520935.
F. Solis, B. T. Reyes, D. A. Morero, M. R. Hueda, “Error-backpropagation-based background calibration of TI-ADC for adaptively equalized digital communication receivers,” IEEE Access, vol. 10, pp. 103013–103027, 2022, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3208092.
М. В. Бондаренко, В. И. Слюсар, “Влияние джиттера АЦП на точность пеленгации цифровыми антенными решетками,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 54, no. 8, pp. 41–49, 2011, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347011080061.
V. Slyusar, N. Bihun, “The method of increasing the immunity of data transmission in communication channels,” in 2022 IEEE 9th International Conference on Problems of Infocommunications, Science and Technology (PIC S&T), 2022, pp. 301–305, doi: https://doi.org/10.1109/PICST57299.2022.10238546.
V. Slyusar, N. Bihun, “Enhancing noise immunity in OFDM communication channels with two-stage strobing and I /Q demodulation,” Cybern. Syst. Anal., vol. 60, no. 4, pp. 667–682, 2024, doi: https://doi.org/10.1007/s10559-024-00705-3.
C. Wu, Y. Wang, B. Nikolic, C. Hull, “An interference-resilient wideband mixer-first receiver with LO leakage suppression and I/Q correlated orthogonal calibration,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 64, no. 4, pp. 1088–1101, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/TMTT.2016.2532867.
V. Jain, F. Tzeng, L. Zhou, P. Heydari, “A single-chip dual-band 22–29-GHz/77–81-GHz BiCMOS transceiver for automotive radars,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 44, no. 12, pp. 3469–3485, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/JSSC.2009.2032583.
L. Li et al., “mmWave communications for 5G: implementation challenges and advances,” Sci. China Inf. Sci., vol. 61, no. 221301, 2018, doi: https://doi.org/10.1007/s11432-017-9262-8.
G. Di Rosa, “Digital optimization techniques for multi-band optical communication systems,” Technische Universitaet Berlin: doctoral thesis, 2023.
V. Slyusar, N. Bihun, “Forming the response of two-channel demodulators,” in 2022 IEEE 2nd Ukrainian Microwave Week (UkrMW), 2022, pp. 342–345, doi: https://doi.org/10.1109/UkrMW58013.2022.10036993.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Вісті вищих учбових закладів. РадіоелектронікаИздатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.
Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).
Варианты доступа к статье:
1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)
В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).
2. Статья с последующим доступом по подписке
В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.
- Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
- Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
- Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
- Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
- Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
- Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
- Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
- Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
- Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
- Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
- Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
- Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
- Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
- Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
- В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
- Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
- Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.
