RF収録

ナショナルインスツルメンツ製品における帯域幅とIQレートの関係

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IQレートとは?

USRPなどのナショナルインスツルメンツ製品でRF収録や再生を行う際に、IQレートという値を設定します。

この値はADCやDACに設定するサンプリングレートに似ていますが、正確には、

サンプリングレートではなく
「サンプリングレートにデシメーション処理の結果を加味した出力レート」

をIQレートと称しており、収録や再生時にはこの値を設定します。

IQレートは、帯域幅に1.25を乗算した値であり、USRPやナショナルインスツルメンツ製品のデジタルダウンコンバータに対して設定するレートになります。

例)
80MHz BWを収録する場合 : 80MHz BW * 1.25 = 100MS/s

ナイキスト定理により、信号帯域幅の倍でサンプリングを行うため80MHz BWであれば通常160MS/s以上でサンプリングをする必要があります。

NI USRP-2922等では、ダイレクトコンバージョンしたIQ分離後のベースバンド I/Qそれぞれに対して100MS/sでサンプリングをします。これは、帯域幅 80MHz BW の信号は、IQ分離でそれぞれ、40MHz BW になっているため十分なサンプリングレートです。

そして100MS/sでサンプリングした後、デジタルダウンコンバータにおいてデシメーションや LPF などの処理が行われた後、PCに出力されます。

このデジタルダウンコンバータの LPF は、サンプリング周波数の 0.4 倍にカットオフが設定されています。サンプリング周波数 100MHz にたいしては、40MHz の通過帯域となるのですが、IQ を複素で考えた場合、合計の 80MHz (サンプリングレートの 0.8倍)が通過帯域となります。逆に、通過させたい帯域が決まれば、その5/4倍 (=1.25倍) がIQ のサンプリングレート、IQレート になります。

この “IQ レート” がそのまま “PCに出力させるレート”なので、

IQレート = “デジタルダウンコンバータが出力するレート”  = 帯域幅 * 1.25
PCに出力させるレート = IQ レート * 4byte (IとQそれぞれ16bitでサンプリング)

となります。

纏めますと、IQレートとは「サンプリングレートにデシメーション処理の結果を加味した出力レート」となります。帯域幅からIQレートを導き出す係数は1.25となります。

ナショナルインスツルメンツ製品における帯域幅とIQレートの関係

参考

高速RF/IFデータ保存にDDCを使用
http://www.ni.com/newsletter/50100/ja/

Bandwidth Capability of USRP Devices
https://www.ettus.com/kb/detail/usrp-bandwidth

 

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