Как сделать digital down conversion I/Q сигнала ? Опции

[iradio]

Имеется I/Q сигнал полученный с SDR приёмника. Нужно получить сдвинутый по частоте I/Q сигнал. Вопрос как это сделать ?

[Dr.Alex]

Очевидно, умножить на комплексную экспоненту.... :-о

[BooZe]

Если конкретнее, то умножить на сигнал вида cos(2*pi*f/fd*n)+i*sin(2*pi*f/fd*n), где n=0,1,2... - номер точек, f - частота несущей, fd - частота дискретизации. Затем - НЧ фильтрация.

[Corner]

Я так понимаю, под I/Q имеются в виду отсчеты АЦП взятые через 1?
В этом случае каждая компонента фильтруется отдельно до нужной полосы (обычно КИХ фильтрами), а потом "натягивается" на удобную несущую (умножается на её СИН/КОС) для дальнейшей обработки. Результирующая полоса равна двум полосам КИХ фильтра, с новой несущей посередине.

[Михаил_K]

Я так понимаю, под I/Q имеются в виду отсчеты АЦП взятые через 1?
В этом случае каждая компонента фильтруется отдельно до нужной полосы (обычно КИХ фильтрами), а потом "натягивается" на удобную несущую (умножается на её СИН/КОС) для дальнейшей обработки. Результирующая полоса равна двум полосам КИХ фильтра, с новой несущей посередине.

Неправильно вы понимаете. Под I/Q обычно имеются ввиду отсчеты, полученные путем одновременной оцифровки двумя АЦП, на которые сигнал подается с квадратурного смесителя.

[Corner]

Неправильно вы понимаете. Под I/Q обычно имеются ввиду отсчеты, полученные путем одновременной оцифровки двумя АЦП, на которые сигнал подается с квадратурного смесителя.

Это практически тоже самое...

[Михаил_K]

Гхм.... Ну в принципе, если использовать такие отсчеты для "натягивания", то наверное можно считать это тем-же самым. Собственно, какая разница, что "натягивать"

[Corner]

Гхм.... Ну в принципе, если использовать такие отсчеты для "натягивания", то наверное можно считать это тем-же самым. Собственно, какая разница, что "натягивать"

Если центр ПЧ лежит на Fs/4 результат идентичен. Практически АЦП и выполняет умножение с преобразованием в I/Q.

[Михаил_K]

Если центр ПЧ лежит на Fs/4 результат идентичен. Практически АЦП и выполняет умножение с преобразованием в I/Q.

Мдя, такой глупости даже не знаешь как и возразить-то...
Результат, дорогой вы наш, будет идентичен только для частоты Fs/4. А АЦП в своем УВХ выполняет умножение на дельта-функцию.
А люди, которые для получения I и Q c АЦП видимо не идиоты, раз все-таки ставят квадратурный смеситель, и потом 2 АЦП.
Ну а если уж и оцифровываются на ПЧ одним АЦП, и делят выборки на четные и нечетные, то для получения I/Q зачем-то ставят еще либо преобразователь Гильберта.
Видимо от темноты своей. Вы же их не просветили, что можно так не делать. Ресурсы понимаешь лишние тратят.

[thermit]

Если f0=fd/4 вполне можно и 1 ацп обойтись. Для сноса в 0 придется результат оцифровки умножать на exp(-j*pi/2*(0:inf)) что является тривиальным умножением на последовательности 1 0 -1 0 ... для получения синфазной и 0 -1 0 1 ... квадратурной компонент. Ну а потом фнч естественно...

[Corner]

Если f0=fd/4 вполне можно и 1 ацп обойтись. Для сноса в 0 придется результат оцифровки умножать на exp(-j*pi/2*(0:inf)) что является тривиальным умножением на последовательности 1 0 -1 0 ... для получения синфазной и 0 -1 0 1 ... квадратурной компонент. Ну а потом фнч естественно...

Или взять четыре отсчета: А0, А1, А2, А3.
Выровнять sin(x)/x;
I=A0-A2;
Q=A1-A3;
И следом 2*КИХ до нужной полосы.

А Гильберт пусть остается там где он есть. RIP

Сообщение отредактировал Corner - Sep 23 2013, 15:00

[Михаил_K]

Если f0=fd/4 вполне можно и 1 ацп обойтись. Для сноса в 0 придется результат оцифровки умножать на exp(-j*pi/2*(0:inf)) что является тривиальным умножением на последовательности 1 0 -1 0 ... для получения синфазной и 0 -1 0 1 ... квадратурной компонент. Ну а потом фнч естественно...

Совершенно верно. Но:
1. Это лишь частный случай
2. Квадратурные компоненты получаются после умножения, а не путем тупого разделения выборок на четные и нечетные!
3. Сначала производится умножение, а лишь потом фильтрация, и никак не наоборот!

I=A0-A2;
Q=A1-A3;

Сам-то понял, что написал?

[KalashKS]

Сам-то понял, что написал?

Это еще более частный случай. С уже примененным скользящим средним на 4 отсчета и прореживанием в 4 раза.

[Corner]

KalashKS, thermit

[KalashKS]

KalashKS, thermit

Но это все-таки не "отсчеты через 1" и тем более не "АЦП и выполняет умножение с преобразованием в I/Q".

[Михаил_K]

Это еще более частный случай. С уже примененным скользящим средним на 4 отсчета и прореживанием в 4 раза.

Забыли, что помимо этого, и того что центральная частота равна Fs/4, так еще и перед АЦП фильтр ПОЛОСОВОЙ должен быть, чтобы после прореживания фигню не получить.
Очень такой частный случай получается. В жизни вот только не бывает таких....

[KalashKS]

Забыли, что помимо этого, и того что центральная частота равна Fs/4, так еще и перед АЦП фильтр ПОЛОСОВОЙ должен быть, чтобы после прореживания фигню не получить.
Очень такой частный случай получается. В жизни вот только не бывает таких....

Можете конкретизировать ожидаемую фигню?
Upd: Хотя, если речь именно про вариант Corner'а, то да, скользящее среднее на 4 отсчета может и не отфильтровать нормально до прореживания.

Сообщение отредактировал KalashKS - Sep 25 2013, 11:36

[thermit]

Михаил_K:
Забыли, что помимо этого, и того что центральная частота равна Fs/4, так еще и перед АЦП фильтр ПОЛОСОВОЙ должен быть, чтобы после прореживания фигню не получить.
Очень такой частный случай получается. В жизни вот только не бывает таких....

Фильтр перед ацп должен быть в любом случае вне зависимости от частоты несущей. Другое дело, что пч и частота дискретизации могут быть выбраны так, что при оцифровке пч превратится в fd/4...

[Corner]

Если переда АЦП стоит фильтр, ограничивающий полосу до одной зоны Найквиста (не важно какой, лишь бы АЦП адекватно воспринимал такие частоты), то никакой "фигни" не будет. Просто надо перед вычитанием сделать коррекцию sin(x)/x. А то на краях зоны после вычитания сигнал уйдет в 0. Еще надо учесть что в зонах 2, 4... происходит инверсия боковой полосы, а в 1, 3... не происходит. У меня первый смеситель Flo-Frf поэтому я использую 3*Fs/4 середину ПЧ. Два раза инвертируя боковые полосы.

[KalashKS]

Если переда АЦП стоит фильтр, ограничивающий полосу до одной зоны Найквиста (не важно какой, лишь бы АЦП адекватно воспринимал такие частоты), то никакой "фигни" не будет. Просто надо перед вычитанием сделать коррекцию sin(x)/x. А то на краях зоны после вычитания сигнал уйдет в 0. Еще надо учесть что в зонах 2, 4... происходит инверсия боковой полосы, а в 1, 3... не происходит. У меня первый смеситель Flo-Frf поэтому я использую 3*Fs/4 середину ПЧ. Два раза инвертируя боковые полосы.

У вас после скользящего среднего на 4 отсчета составляющие спектра давятся не более чем на 10 дБ, а наложение после прореживания происходит вообще на уровне -4 дБ. Ваша схема нормально работает только с очень узкополосными сигналами (полоса порядка пары процентов частоты дискретизации и наложения после прореживания не более -25 дБ).

[Corner]

У вас после скользящего среднего на 4 отсчета составляющие спектра давятся не более чем на 10 дБ, а наложение после прореживания происходит вообще на уровне -4 дБ. Ваша схема нормально работает только с очень узкополосными сигналами (полоса порядка пары процентов частоты дискретизации и наложения после прореживания не более -25 дБ).

Нет у меня скользящего среднего. Только прореживание на 4. При Fs=125 МГц ПЧ=93,75 МГц и цифровой полосе 31,25 МГц (аналоговый фильтр режет ~20 МГЦ полосу). Я получаю 4 фазы относительно частоты оцифровки 31,25: 0, 90, 180 и 270. Делаю коррекцию sin(x)/x и вычитаю 0-180 и 90-270.
Получаю I и Q каждое с полосой 0... 15,625 МГц, но использую только 0... 7,8125 МГц. Остальное дорезаю с помощью БИХ. Общая полоса таким образом 15,625 МГц. Изоляция двух несущих OFDM (любых двух в ортогональной сетке) около 70 дБ. Полоса 12,5 % - далеко не единицы...

[KalashKS]

Нет у меня скользящего среднего. Только прореживание на 4. При Fs=125 МГц ПЧ=93,75 МГц и цифровой полосе 31,25 МГц (аналоговый фильтр режет ~20 МГЦ полосу). Я получаю 4 фазы относительно частоты оцифровки 31,25: 0, 90, 180 и 270. Делаю коррекцию sin(x)/x и вычитаю 0-180 и 90-270.
Получаю I и Q каждое с полосой 0... 15,625 МГц, но использую только 0... 7,8125 МГц. Остальное дорезаю с помощью БИХ. Общая полоса таким образом 15,625 МГц. Изоляция двух несущих OFDM (любых двух в ортогональной сетке) около 70 дБ. Полоса 12,5 % - далеко не единицы...

Ваши 0-180 и 90-270 математически эквивалентны домножению на комплексную экспоненту и последующему скользящему среднему на 4 отсчета.
Набросал тут код в матлабе:

CODE

x=exp(1i*pi*(random('unid',2,53,100)-1));
data=cat(1,x(27:end,,zeros(256-53,100),x(1:26,); %распределение амплитуд по несущим
data=ifft(data);
data=cat(1,data(end-15:end,,data); %защитный интервал
data=reshape(data,1,numel(data)); %реорганизация массива в последовательность отсчетов
data=real(data.*exp(1i*pi/2*(0:length(data)-1))); %перенос на ПЧ
y=data(1:4:end)-data(3:4:end)-1i*(data(2:4:end)-data(4:4:end)); %сброс на нулевую частоту
y=(buffer(y,68)); %разделение на символы
y=fft(y(5:end,);
y=fftshift(y,1);
y=y(7:59,; %выделение принятых амплитуд
plot(-26:26,angle(y(:,1)./x(:,1))) %построение ФЧХ

Код генерит OFDM сигнал на несущей 1/4 частоты дискретизации с соотношением параметров, близким к вашему, после чего сбрасывает его в ноль вашим методом. Наложения проявляются в виде рваной ФЧХ полученной системы. Про -4 дБ я, возможно погорячился, а вот указанные -11 дБ вполне себя проявляют. Ну и, как ожидалось, чем ближе к нулевой частоте, тем наложения меньше.
Код простой, буду благодарен, если укажете мне мою ошибку.

[Corner]

Ваши 0-180 и 90-270 математически эквивалентны домножению на комплексную экспоненту и последующему скользящему среднему на 4 отсчета.
Набросал тут код в матлабе:

CODE

x=exp(1i*pi*(random('unid',2,53,100)-1));
data=cat(1,x(27:end,,zeros(256-53,100),x(1:26,); %распределение амплитуд по несущим
data=ifft(data);
data=cat(1,data(end-15:end,,data); %защитный интервал
data=reshape(data,1,numel(data)); %реорганизация массива в последовательность отсчетов
data=real(data.*exp(1i*pi/2*(0:length(data)-1))); %перенос на ПЧ
y=data(1:4:end)-data(3:4:end)-1i*(data(2:4:end)-data(4:4:end)); %сброс на нулевую частоту
y=(buffer(y,68)); %разделение на символы
y=fft(y(5:end,);
y=fftshift(y,1);
y=y(7:59,; %выделение принятых амплитуд
plot(-26:26,angle(y(:,1)./x(:,1))) %построение ФЧХ

Код генерит OFDM сигнал на несущей 1/4 частоты дискретизации с соотношением параметров, близким к вашему, после чего сбрасывает его в ноль вашим методом. Наложения проявляются в виде рваной ФЧХ полученной системы. Про -4 дБ я, возможно погорячился, а вот указанные -11 дБ вполне себя проявляют. Ну и, как ожидалось, чем ближе к нулевой частоте, тем наложения меньше.
Код простой, буду благодарен, если укажете мне мою ошибку.

Я не собираюсь искать ошибку ибо -70 дБ намерено на живом устройстве методом пропуска поднесущей: убираем одну поднесущую и смотрим уровень помех в ее полосе. Причем эти -70 дБ рождает аналоговый тракт+АЦП.

[KalashKS]

Я не собираюсь искать ошибку ибо -70 дБ намерено на живом устройстве методом пропуска поднесущей: убираем одну поднесущую и смотрим уровень помех в ее полосе. Причем эти -70 дБ рождает аналоговый тракт+АЦП.

Дело ваше.