Deterministische Ungleichheit zwischen den In‑Phase (I)‑ und Quadratur (Q)‑Signalpfaden in einer Quadratur‑Modulations/ Demodulationskette, die sich als relative Amplituden‑(Gain)‑ und/oder Phasenfehler äußert, die Konstellationen im komplexen Basisband verzerren und Bild/Leakage zwischen Spiegel‑Frequenzen erzeugen.

Prinzip

Amplituden‑ und Phasenfehler wandeln ein beabsichtigtes komplexes Signal (I+jQ) in eine Kombination dieses Signals und eines skalierten/rotieren komplexen Konjugats um; im Empfänger führt dies zu Bildinterferenz von der Spiegel‑Frequenz, im Sender zu Konstellationsasymmetrie und spektralen Spiegelkomponenten.

Demonstration

Illustratives Szenario — Situation: Ein QPSK‑Sender weist eine Gain‑Ungleichheit von 1 dB und einen Phasenfehler von 5° zwischen I‑ und Q‑Pfaden auf. Erkennung: Die empfangene Konstellation zeigt gestreckte Achsen und rotierte Entscheidungspunkte. Handlung: Anwenden einer digitalen Präkompensationsmatrix (Gain‑ und Phasenkorrektur), geschätzt anhand von Kalibrierungssymbolen. Folge: Konstellationssymmetrie und Fehlerrate werden bei kleinen Residualfehlern und begrenzten weiteren Störungen weitgehend wiederhergestellt.

Fehlanwendung

Alle Konstellationsverformungen als I/Q‑Ungleichgewicht zu erklären, obwohl die Ursache stattdessen Verstärker‑Nichtlinearität, Phasenrauschen, Trägerfrequenzversatz oder Samplingsynchronisationsfehler sein kann. I/Q‑Ungleichgewicht ist eine lineare deterministische Pfadabweichung und muss von multiplikativen oder zufälligen Phasenprozessen unterschieden werden.

Konsequenz

I/Q‑Ungleichgewicht erhöht EVM, verschlechtert die Demodulationsleistung und das Nebensenderverhalten (durch bildähnliche spürbare Komponenten) und verkompliziert das Frontend‑Design; es erfordert oft Kalibrierung, zusätzliche DSP oder präzisere/linearere analoge Frontends.

Umkehrung

Wenn das System eine komplexe Basisbandkalibrierung (digitale Kompensation mittels Pilot‑/Referenztönen) implementiert, kann das scheinbare I/Q‑Ungleichgewicht weitgehend beseitigt werden; wenn jedoch LO‑Phasenrauschen oder schnell zeitvariable Störungen dominieren, ist die statische Korrektur begrenzt.

Abgrenzung

Klar innerhalb: Direk‑Konversions‑ oder Low‑IF‑Transceiver, bei denen I und Q getrennt erzeugt/ verarbeitet werden. Randfall: kleiner Restfehler vergleichbar mit anderen Störungen und eventuell ungeregelt. Klar außerhalb: Rotationsfehler durch Trägerfrequenzoffset (rotieren beide Achsen gleichermaßen) oder zufälliges Phasenrauschen, die keine festen I/Q‑Pfadabweichungen sind.

Semantische Spannung

Kosten/Komplexität versus Performance: höhere Hardware‑Präzision und Kalibrieraufwand reduzieren I/Q‑Ungleichgewicht, erhöhen aber Kosten und Komplexität; DSP‑Korrektur verlagert Kosten in Rechenleistung und Kalibrierstrategie.

Synthese

I/Q‑Ungleichgewicht ist als lineares, kalibrierbares Kanaldefizit zu behandeln: Messung von Gain‑ und Phasenoffsets, Abgrenzung gegenüber nichtlinearen oder zufälligen Störungen und Minderung durch analoge Gestaltung und/oder digitale Kompensation zur Wiederherstellung der beabsichtigten Basisbandsymmetrie.