क्या कोई समझा सकता है कि एसडीआर के संदर्भ में आईक्यू (चतुर्थांश) का क्या अर्थ है?


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यह एक बुनियादी सवाल का एक सा है, लेकिन मुझे यह समझने में परेशानी हो रही है कि सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो (एसडीआर) के लिए उपयोगी होने के लिए एक संकेत को I और Q घटकों में विभाजित करने की आवश्यकता क्यों है।

मैं समझता हूं कि I और Q घटक समान संकेत हैं, केवल 90 डिग्री चरण के बाहर, लेकिन मुझे समझ नहीं आता कि यह महत्वपूर्ण क्यों है। आप सिर्फ एक सिग्नल को डिजिटाइज़ क्यों नहीं कर सकते? आपको एक स्पष्ट रूप से समान संकेत की आवश्यकता क्यों है जो 90 डिग्री तक चरण से बाहर है? और अगर आपको इस दूसरे सिग्नल की ज़रूरत है, तो आप इसे पहले सिग्नल में देरी करके खुद (उदाहरण के लिए सॉफ़्टवेयर में) क्यों नहीं बना सकते?

सभी मैं यह बता सकता हूं कि सॉफ्टवेयर में एफएम-स्टाइल डिमॉड्यूलेशन करने के लिए किसी कारण की आवश्यकता है, लेकिन मुझे कहीं भी कुछ भी यह समझाने के लिए नहीं मिल सकता है कि आवश्यकता क्या है, और यह विध्वंस I और Q दोनों घटकों के बिना क्यों संभव नहीं है।

क्या कोई इस पर कुछ प्रकाश डालने में सक्षम है? विकिपीडिया विशेष रूप से उपयोगी नहीं है, जिसमें प्रत्येक पृष्ठ में स्पष्टीकरण के बदले एक लिंक है, और प्रत्येक लिंक एक अंतहीन लूप में अगले की ओर इशारा करता है।

जवाबों:


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I और Q घटक समान संकेत नहीं हैं; वे एक ही संकेत के नमूने हैं जिन्हें 90 डिग्री चरण से बाहर ले जाया जाता है, और उनमें अलग-अलग जानकारी होती है। यह एक सूक्ष्म, लेकिन महत्वपूर्ण अंतर है।

इस तरह से I और Q को अलग करना आपको सिग्नल के घटकों के सापेक्ष चरण को मापने की अनुमति देता है। यह न केवल एफएम (और पीएम) डिमॉड्यूलेशन के लिए महत्वपूर्ण है, बल्कि किसी अन्य स्थिति के लिए भी है जिसमें आपको वाहक के ऊपरी और निचले साइडबैंड की सामग्री (जैसे, एसएसबी) को भेद करने की आवश्यकता होती है।

जब भी एक एसडीआर (विशेष रूप से एनालॉग फ्रंट एंड) में एक आवृत्ति रूपांतरण (विषमता) होता है, तो I और Q घटकों को अलग-अलग तरीके से संभाला जाता है। स्थानीय थरथरानवाला की दो प्रतियां उत्पन्न होती हैं, एक 90 डिग्री दूसरे के संबंध में विलंबित होती है, और ये अलग-अलग I और Q के साथ मिश्रित होती हैं। यह रूपांतरण के माध्यम से चरण संबंधों को संरक्षित करता है।

संपादित करें:

यह सब वास्तव में इसका मतलब है कि आप वाहक के दोनों तरफ की सभी साइडबैंड सूचनाओं को पकड़ने के लिए उच्च पर्याप्त दर पर सिग्नल का नमूना ले रहे हैं। मैं और क्यू वास्तव में सिर्फ एक संवादात्मक सम्मेलन हैं जो गणित को थोड़ा और सफाई से काम करते हैं। यह सबसे अधिक प्रासंगिक हो जाता है यदि आप बेसबैंड (सिंक्रोनस डिटेक्शन) को सीधे सिग्नल को हेट्रोडाइनिंग करते हैं। यदि आप I और Q दोनों को संरक्षित नहीं करते हैं, तो दो साइडबैंड एक दूसरे के ऊपर (अलियासिंग का एक रूप) के रूप में मुड़े हुए हैं और अब आप FM, PM या QAM सिग्नल को डीकोड नहीं कर सकते हैं।


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स्पष्टीकरण के लिए धन्यवाद, लेकिन मैं अभी भी थोड़ा अस्पष्ट हूं। आप "एक संकेत 90 डिग्री चरण से बाहर नमूना" कैसे करते हैं? क्या आपका मतलब है कि एक दूसरा नमूना लिया गया है, कुछ समय की देरी से? मैं और क्यू होने से आपको सापेक्ष चरण को मापने की अनुमति मिलती है, जैसा कि पिछले कुछ नमूनों को देखने के लिए है कि तरंग किस तरह से चल रही है? "रूपांतरण के माध्यम से चरण संबंध को संरक्षित करने" से आपका क्या मतलब है? यदि चरण संबंध संरक्षित नहीं है तो क्या होगा? और क्या किसी एकल सिग्नल को हेट्रोडाइनिंग करने से यह होता है?
माल्विनस

मेरा संपादन देखें। उम्मीद है, यह आपके कुछ अतिरिक्त सवालों के जवाब देता है।
डेव ट्वीड

धन्यवाद! दुर्भाग्य से वहाँ अभी भी थोड़ा हाथ लहराते हुए चल रहा है :-) तो क्या आपका मतलब है कि अगर आप सॉफ्टवेयर साइड पर 'हेट्रोडाइन' करते हैं, तो बेसबैंड पर अपना टारगेट सिग्नल लगाने के लिए, कि आपको I और Q दोनों की आवश्यकता है? साइडबैंड क्यों मुड़े हुए हैं? क्या ऐसा इसलिए है क्योंकि एक साइडबैंड को एक नकारात्मक आवृत्ति में स्थानांतरित किया जा रहा है, जो तब दूसरे चरण को रद्द करते हुए एक चरण बदलाव के साथ सकारात्मक आवृत्ति के रूप में प्रकट होता है? शायद यह बताता है कि मैंने कभी-कभी काल्पनिक घटकों वाले I और Q संकेतों के बारे में चीजें क्यों पढ़ी हैं।
मालवीस

हाँ, यह बहुत संक्षेप में है।
डेव ट्वीड

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=मैं2+क्यू2φ=आरसीटीn(क्यूमैं)

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इसका नमूना दर के साथ क्या करना है, और नमूना घड़ी (स्थानीय थरथरानवाला या एलओ) ब्याज की सिग्नल आवृत्ति से कैसे संबंधित है।

बेसबैंड सिग्नल के नमूने वाले स्पेक्ट्रा (अलियासिंग को रोकने के लिए) में न्यक्विस्ट फ्रीक्वेंसी रेट दो बार सबसे ज्यादा फ्रीक्वेंसी (या बैंडविड्थ) है। लेकिन व्यवहार में, यह देखते हुए परिमित लंबाई संकेत, और इस तरह गैर गणितीय पूरी तरह से bandlimited संकेतों (और साथ ही शारीरिक रूप से कार्यान्वयन योग्य गैर ईंट की दीवार फिल्टर के लिए क्षमता की जरूरत के रूप में), डीएसपी के लिए नमूना आवृत्ति हो गया है उच्च दो बार उच्चतम संकेत आवृत्ति की तुलना में । इस प्रकार नमूना दर (2X LO) को दोगुना करके नमूनों की संख्या अभी भी बहुत कम होगी। नमूना दर (4X LO) को चौगुना करना आपको अच्छी तरह से Nyquist दर से ऊपर रखेगा, लेकिन सर्किट घटकों, ADC प्रदर्शन, DSP डेटा दरों, मेगाफ़्लॉप्स, और आदि के संदर्भ में बहुत अधिक आवृत्ति नमूना दर का उपयोग करना अधिक महंगा होगा।

तो बुद्धि नमूने अक्सर पर (या अपेक्षाकृत निकट) एक स्थानीय दोलक हित के संकेत या आवृत्ति बैंड, जो स्पष्ट रूप से है के रूप में एक ही आवृत्ति के साथ किया जाता जिस तरह से भी कम एक नमूना आवृत्ति (बेसबैंड संकेतों के लिए) Nyquist के अनुसार। साइन लहर के प्रति चक्र का एक नमूना सभी शून्य क्रॉसिंग पर, या सभी शीर्ष पर, या बीच में किसी भी बिंदु पर हो सकता है। आप एक साइनसोइडल सिग्नल के बारे में लगभग कुछ भी नहीं सीखेंगे ताकि नमूना हो। लेकिन इसे कॉल करने की अनुमति देता है, लगभग खुद को बेकार करके, नमूनों का एक I एक आईक्यू नमूना सेट।

लेकिन नमूनों की संख्या में वृद्धि के बारे में कैसे, न केवल नमूना दर को दोगुना करने से, बल्कि पहले एक चक्र के बाद थोड़ा अतिरिक्त नमूना लेने से। प्रति चक्र दो नमूने थोड़ा अलग होने से व्यक्ति ढलान या व्युत्पन्न का अनुमान लगा सकता है। यदि एक नमूना एक शून्य पर था तो अतिरिक्त नमूना पार नहीं होगा। इसलिए आपको संकेत दिया जा रहा है कि पता लगाया जाना बेहतर होगा। दो बिंदु, प्लस ज्ञान कि ब्याज का संकेत नमूना दर पर लगभग आवधिक है (बैंड-लिमिटिंग के कारण) आमतौर पर एक कैनोनिकल साइनवेव समीकरण (आयाम और चरण) के अज्ञात का अनुमान लगाने के लिए पर्याप्त है।

लेकिन अगर आप नमूने के पहले सेट के बीच आधे रास्ते तक दूसरे नमूने के साथ बहुत दूर जाते हैं, तो आप उसी समस्या को समाप्त करते हैं जैसे 2X नमूना (एक नमूना सकारात्मक शून्य को पार कर सकता है, दूसरा नकारात्मक पर, आपको बता रहा है कुछ भी तो नहीं)। यह उसी तरह की समस्या है जैसे 2X एक नमूना दर बहुत कम है।

लेकिन पहले सेट के दो नमूनों के बीच ("मैं" सेट) एक मीठा स्थान है। एक ही समय में नमूने के साथ अनावश्यक नहीं है, और समान रूप से नहीं (जो नमूना दर को दोगुना करने के बराबर है), वहाँ एक ऑफसेट है जो आपको सिग्नल के बारे में अधिकतम जानकारी देता है, इसके बजाय लागत अतिरिक्त नमूने के लिए एक सटीक देरी है। बहुत अधिक नमूना दर का। पता चला कि देरी 90 डिग्री है। यह आपको नमूनों का एक बहुत ही उपयोगी "क्यू" सेट प्रदान करता है, जो "आई" सेट के साथ मिलकर, आपको अकेले सिग्नल की तुलना में कहीं अधिक संकेत देता है। शायद एएम, एफएम, एसएसबी, क्यूएएम, इत्यादि को ध्वस्त करने के लिए पर्याप्त है, जबकि वाहक आवृत्ति पर जटिल या आईक्यू नमूनाकरण, या बहुत निकट, बजाय 2X से अधिक।

जोड़ा गया:

नमूनों के दूसरे सेट के लिए एक सटीक 90 डिग्री ऑफसेट भी डीएफटी में घटक आधार वैक्टर के आधे से अच्छी तरह से मेल खाती है। गैर-सममित डेटा का पूरी तरह से प्रतिनिधित्व करने के लिए एक पूर्ण सेट की आवश्यकता होती है। अधिक कुशल एफएफटी एल्गोरिथ्म बहुत अधिक सिग्नल प्रोसेसिंग करने के लिए आमतौर पर उपयोग किया जाता है। अन्य गैर-बुद्धि नमूने के स्वरूपों को डेटा के पूर्व-प्रसंस्करण की आवश्यकता हो सकती है (जैसे कि चरण या लाभ में किसी भी आईक्यू असंतुलन के लिए समायोजन), या लंबे समय तक एफएफटी का उपयोग, इस प्रकार संभवतः फ़िल्टरिंग या डिमॉड्यूलेशन के लिए कम कुशल होना आमतौर पर विशिष्ट रूप से किया जाता है। IF डेटा की SDR प्रोसेसिंग।

जोड़ा गया:

यह भी ध्यान दें कि एसडीआर आईक्यू सिग्नल का झरना बैंडविड्थ, जो कि विस्तृत-बैंड लग सकता है, आमतौर पर आईक्यू या जटिल नमूना दर की तुलना में थोड़ा संकीर्ण होता है, भले ही प्री-कॉम्प्लेक्स-हेटेरोडाइन केंद्र आवृत्ति आईक्यू नमूना दर की तुलना में बहुत अधिक हो सकती है। । तो घटक दर (2 घटक प्रति जटिल या IQ नमूना), जो कि IQ दर से दोगुना है, ब्याज की बैंडविड्थ से दोगुने से अधिक होती है, इस प्रकार Nyquist नमूने का अनुपालन होता है।

जोड़ा गया:

आप केवल इनपुट में देरी करके दूसरा क्वाडरेचर सिग्नल नहीं बना सकते, क्योंकि आप सिग्नल और सिग्नल के बीच के बदलाव को 90 दिन बाद देख रहे हैं। और यदि आप समान दो मानों का उपयोग करते हैं तो आपको कोई परिवर्तन नहीं दिखेगा। केवल अगर आप दो अलग-अलग समय पर नमूना लेते हैं, तो थोड़ा ऑफसेट।


यह गलत है। 2x दर पर दोनों एकल-घटक नमूने और बुद्धि नमूनाकरण में समान मात्रा में नमूने शामिल हैं, और अस्पष्टता के बिना एक ही बैंडविड्थ का प्रतिनिधित्व करने में सक्षम हैं। विभिन्न कार्यान्वयन प्रौद्योगिकियां हालांकि एक दृष्टिकोण या दूसरे को अधिक आकर्षक बना सकती हैं।
क्रिस स्ट्रैटन

पहला कथन, सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए असहमत। गणितीय रूप से पूरी तरह से बैंडेलिफ़ाइड संकेतों के लिए सैद्धांतिक रूप से, शायद। व्यावहारिक रूप से, नहीं। 2X दर नमूना तरीका अधिक मात्राकरण (और अन्य) शोर और घबराहट के प्रति संवेदनशील है। इस प्रकार बाद के कथन से मैं सहमत हूँ।
हॉटपावर 2

आपकी गलती यह सोचने में है कि जहां 2x नमूना पर्याप्त नहीं है, 1x IQ नमूना होगा। कोई मुफ्त भोजन नहीं है।
क्रिस स्ट्रैटन

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यह उत्तर भयानक है, वास्तव में, चयनित उत्तर की तुलना में बेहतर है। मैंने ओपी द्वारा उठाए गए पसंदीदा उत्तर को पढ़ा और इसका कोई बेहतर सुराग नहीं था कि 90 डिग्री अलग से लिए गए 2 नमूनों की आवश्यकता क्यों थी। हालांकि, इस जवाब को पढ़ने के बाद, यह मेरे लिए स्पष्ट था कि कैसे 2 डी 90 डिग्री देरी से उपयोगी है और आपको अधिक जानकारी प्राप्त करने की अनुमति मिलती है। इस उत्तर के कारण यह मूल्य नहीं था, इसलिए मैं यहाँ एक उत्थान देता हूँ।
ब्रायन ओन

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यदि हम IF नमूनाकरण और अंडरस्लैमिंग अनुप्रयोगों (एसडीआर में प्रचलित) पर विचार कर सकते हैं, तो उपरोक्त अधिक ठीक से पढ़ेगा "डीएसपी के लिए नमूना आवृत्ति दो बार उच्चतम सिग्नल बैंडविड्थ से अधिक होनी चाहिए" (जो उच्चतम के समान नहीं है) संकेत आवृत्ति)।
डेन बॉशेन

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यह वास्तव में इतना सरल विषय है कि लगभग कोई भी अच्छी तरह से समझाता है। इसे समझने के लिए संघर्ष करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए, W2AEW का वीडियो, http://youtu.be/h_7d-m1ehoY?t=3m ​​देखें । केवल 16 मिनट में वह सूप से नट्स तक जाता है, यहां तक ​​कि अपने आस्टसीलस्कप और एक सर्किट के साथ डेमो भी देता है।


वाह कि वास्तव में एक बहुत जानकारीपूर्ण वीडियो है। दुर्भाग्य से वह ज्यादातर मॉड्यूलेशन पर ध्यान केंद्रित करता है, जबकि मेरा सवाल मुख्य रूप से डिमॉड्यूलेशन के बारे में था। वह अंत में इस पर स्पर्श करता है, और ऐसा लगता है कि इसका स्थानीय थरथरानवाला के साथ कुछ करना है जो 90 डिग्री चरण से बाहर हैं। शायद एक दिन किसी को पता चलेगा कि कैसे समझाने के लिए कि बिट कैसे काम करता है! मुझे अभी भी पता नहीं है कि एक डिजिटल डिवाइस एक सेट अंतराल पर एक नमूना कैसे ले सकता है और फिर भी 1MHz सिग्नल और 2MHz सिग्नल दोनों के लिए किसी भी तरह 90 डिग्री चरण से बाहर है!
मालवीयस

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Iऔर Qएक संकेत का प्रतिनिधित्व करने के लिए बस एक अलग तरीका है। आप मानसिक रूप से साइन की लहर के रूप में एक संकेत के बारे में सोचते हैं, या तो इसके आयाम, आवृत्ति, या चरण के साथ संशोधित किया जाता है।

साइन तरंगों को एक वेक्टर के रूप में दर्शाया जा सकता है। यदि आपको भौतिकी वर्ग में वैक्टर याद हैं, तो आप उस वेक्टर के घटकों xऔर yघटकों ( x'sसाथ में और जोड़कर) के साथ काम करते हैं y's। यही कारण है कि Iऔर ( Qअनिवार्य रूप से Xजा रहा है - I) और Y(द्विघात - Q)।

जब आप एक वेक्टर की तरह साइन तरंग प्रतिनिधित्व करते हैं और उपलब्ध बनाने Iऔर Q, यह संकेत demodulate करने के लिए गणित प्रदर्शन करने के लिए सॉफ्टवेयर के लिए बहुत आसान हो सकता है। आपके कंप्यूटर में विशेष चिप्स हैं - ग्राफिक्स कार्ड और साउंड कार्ड VECTORप्रोसेसर हैं - तेजी से गणना के लिए xऔर yघटकों को रखने के लिए अतिरिक्त रजिस्टरों के साथ ।

यही कारण है कि SDRचाहता है Iऔर QIऔर Qअपने कंप्यूटर पर वेक्टर प्रोसेसर के लिए तेजी से और कुशलता से डिमॉड्यूलेशन करने की अनुमति दें।


@DanielGrillo - यह वास्तव में किसी और के पोस्ट के दौरान सरल शब्दों को फिर से उजागर करने के लिए आवश्यक नहीं है।
क्रिस स्ट्रैटन

@ChrisStratton यह उत्तर लेट उत्तर समीक्षा की मेरी सूची में था । मैंने ऐसा सिर्फ इसलिए किया है क्योंकि यह वहां था। मैं बस मदद करने की कोशिश कर रहा था।
डेनियल ग्रिलो

जवाब के लिए धन्यवाद। यह समझाने में मदद करता है कि मैं और क्यू का उपयोग कैसे किया जाता है, लेकिन वास्तव में वे क्या नहीं हैं, जो कि प्रश्न का एक प्रकार है। यह कहना कि वे एक वेक्टर के घटक हैं, बस इस सवाल को पीछे धकेल देते हैं कि वैक्टर के साथ एक संकेत का प्रतिनिधित्व क्यों करें और इन वैक्टरों में से एक क्या इंगित करेगा?
माल्विनस
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