A QAM moduláció két analóg üzenetjelet vagy két digitális bitfolyamot továbbít két vivőhullám amplitúdójának ASK vagy analóg AM digitális modulációs séma segítségével történő változtatásával (modulálásával).
Működési elv
Két azonos frekvenciájú vivőhullám, általában szinuszos, 90°-kal fázison kívül van egymással, ezért nevezik kvadratúravivőknek vagy kvadratúrakomponenseknek – innen ered az áramkör neve. A modulált hullámok összegződnek, és a végső hullámforma a fáziseltolásos kulcsozás (PSK) és az amplitúdóeltolásos kulcsolás (ASK), vagy analóg esetben a fázismoduláció (PM) és az amplitúdómoduláció kombinációja.
Mint minden modulációs séma, a QAM is úgy továbbítja az adatokat, hogy az adatjelre reagálva a vivőhullámjel bizonyos aspektusait (általában szinuszhullámot) megváltoztatja. A digitális QAM esetében többfázisú és több amplitúdójú mintát használnak. A fáziseltolásos kulcsolás (PSK) a QAM egy egyszerűbb formája, amelyben a vivőamplitúdó állandó, és csak a fáziseltolások.
Veregedés eseténA QAM átvitel, a vivőhullám két azonos frekvenciájú, egymástól 90°-os fázisban (kvadratúrában) álló szinuszhullám gyűjteménye. Ezeket gyakran "I" vagy fázisbeli komponensnek, valamint "Q" vagy kvadratúra komponensnek nevezik. Minden egyes komponens hullám amplitúdómodulált, ami azt jelenti, hogy az amplitúdójuk megváltozik, hogy képviselje azokat az adatokat, amelyeket át kell vinni, mielőtt össze lehetne kombinálni őket.
Alkalmazás
A fenti képen a döntési határok felirat a felület határát jelzi (vagy szó szerint "határozathatár").
A QAM (kvadratúra amplitúdó moduláció) széles körben használatos modulációs sémaként olyan digitális távközlési rendszerekben, mint a 802.11 Wi-Fi szabványok. Tetszőlegesen magas spektrális hatékonyság érhető el a QAM-mel egy megfelelő konstellációs méret beállításával, amelyet csak a zajszint és a link linearitás korlátoz.
A QAM modulációt az optikai szálas rendszerekben használják a bitsebesség növekedésével. A QAM16 és a QAM64 optikailag emulálható 3 csatornás interferométerrel.
Digitális technológia
A digitális QAM-ben minden egyes komponenshullám állandó amplitúdójú mintákból áll, amelyek mindegyike egyetlen időintervallumot foglal el, és az amplitúdó kvantált, egy vagy több bináris számjegyet (bitet) képviselő véges számú szintre korlátozva. egy digitális bit. Az analóg QAM-ben a szinuszhullám egyes összetevőinek amplitúdója folyamatosan változikidőben analóg jellel.
A fázismoduláció (analóg PM) és a kulcsolás (digitális PSK) a QAM speciális esetének tekinthető, ahol a moduláló jel nagysága állandó, csak a fázis változik. A kvadratúra moduláció kiterjeszthető a frekvenciamodulációra (FM) és a kulcsolásra (FSK), mivel ezek alfajának tekinthetők.
Mint sok digitális modulációs séma esetében, a konstellációs diagram hasznos a QAM számára. A QAM-ben a konstellációs pontok általában négyzetrácsban vannak elrendezve, egyenlő függőleges és vízszintes távolsággal, bár más konfigurációk (pl. Cross-QAM) is lehetségesek. Mivel a digitális távközlésben az adatok általában binárisak, a rács pontjainak száma általában 2 (2, 4, 8, …).
Mivel a QAM általában négyzet alakú, néhány ritka – a leggyakoribb formák a 16-QAM, a 64-QAM és a 256-QAM. Egy magasabb rendű konstellációra lépve szimbólumonként több bit továbbítható. Ha azonban a konstelláció átlagos energiája változatlan marad (tisztességes összehasonlítással), akkor a pontoknak közelebb kell lenniük egymáshoz, és ezért érzékenyebbnek kell lenniük a zajra és más korrupcióra.
Ez magasabb bithibaarányt eredményez, és ezért a magasabb rendű QAM több adatot szolgáltathat kevésbé megbízhatóan, mint egy alacsonyabb rendű QAM állandó átlagos konstellációs energia mellett. A magasabb rendű QAM használatához a bithibaarány növelése nélkül magasabbra van szükségjel-zaj arány (SNR) a jelenergia növelésével, a zaj csökkentésével vagy mindkettővel.
Műszaki segédeszközök
Ha a 8-PSK által kínált adatátviteli sebességet meghaladó adatátviteli sebességre van szükség, akkor gyakrabban térnek át a QAM-re, mivel ez nagyobb távolságot ér el az I-Q sík szomszédos pontjai között, így a pontok egyenletesebben oszlanak el. Bonyolító tényező, hogy a pontok amplitúdója már nem azonos, ezért a demodulátornak most helyesen kell érzékelnie mind a fázist, mind az amplitúdót, nem csak a fázist.
Televízió
64-QAM és 256-QAM gyakran használják a digitális kábeltévében és kábelmodemekben. Az Egyesült Államokban a 64-QAM és a 256-QAM engedélyezett digitális kábelmodulációs sémák, amelyeket az SCTE szabványosított az ANSI/SCTE 07 2013 szabványban. Vegye figyelembe, hogy sok marketingszakember QAM-64 és QAM-256 néven hivatkozik rájuk. Az Egyesült Királyságban a QAM-64 moduláció a digitális földfelszíni TV-hez (Freeview), a 256-QAM pedig a Freeview-HD-hez használatos.
A nagyon magas spektrális hatékonyság elérésére tervezett kommunikációs rendszerek jellemzően nagyon sűrű frekvenciákat használnak ebben a sorozatban. Például a jelenlegi Powerplug AV2 500 Mbit Ethernet eszközök 1024-QAM és 4096-QAM eszközöket használnak, valamint a jövőbeli eszközök, amelyek az ITU-T G.hn szabványt használják a meglévő otthoni vezetékekhez való csatlakozáshoz.(koaxiális kábel, telefonvonalak és elektromos vezetékek); A 4096-QAM 12 bitet biztosít szimbólumonként.
Egy másik példa a csavart érpárú réz ADSL-technológiája, amelynek konstellációs mérete eléri a 32768-QAM-ot (az ADSL terminológiában ezt bitterhelésnek vagy bit per hangnak nevezik, a 32768-QAM hangonként 15 bitnek felel meg).
Az ultranagy sávszélességű zárt hurkú rendszerek is 1024-QAM-ot használnak. Az 1024-QAM, az adaptív kódolás és moduláció (ACM) és az XPIC használatával a gyártók gigabites kapacitást érhetnek el egyetlen 56 MHz-es csatornán.
SDR-vevőben
Ismert, hogy a 8-QAM körfrekvencia az optimális 8-QAM moduláció abban az értelemben, hogy egy adott minimális euklideszi távolsághoz a legalacsonyabb átlagos teljesítményre van szükség. A 16-QAM frekvencia szuboptimális, bár a 8-QAM-mal megegyezően létrehozható egy optimális. Ezeket a frekvenciákat gyakran használják SDR-vevő hangolásakor. Más frekvenciák is létrehozhatók hasonló (vagy hasonló) frekvenciák manipulálásával. Ezeket a tulajdonságokat aktívan használják a modern SDR-vevők és adó-vevők, útválasztók, útválasztók.
