Quin és QAM - Quadrature Amplitude Modulation

Descripció, informació i programa d'aprenentatge sobre els fonaments del que és QAM, Quadrature Amplitude Modulation, una forma de modulació utilitzat per a aplicacions de comunicacions de ràdio.

Quadrature Amplitude Modulation o QAM és una forma de modulació que s'utilitza àmpliament per a la modulació dels senyals de dades sobre un portador utilitzat per a les comunicacions de ràdio. És àmpliament utilitzat, ja que ofereix avantatges sobre altres formes de modulació de dades, com ara PSK, encara que moltes formes de modulació de dades operen un al costat de l'altre.

Quadrature Amplitude Modulation, QAM és un senyal en què dos portadores desplaçades en fase en graus 90 es modulen i la sortida resultant es compon tant de variacions d'amplitud i de fase. En vista del fet que tant les variacions d'amplitud i fase són presents també pot ser considerat com una barreja d'amplitud i modulació de fase.

Una motivació per a l'ús de la modulació d'amplitud en quadratura prové del fet que un senyal modulat en amplitud recta, és a dir doble banda lateral, fins i tot amb una portadora suprimida ocupa dues vegades l'ample de banda del senyal modulador. Això és un gran malbaratament de l'espectre de freqüències disponible. QAM restableix l'equilibri mitjançant la col·locació de dos suprimida de banda lateral doble senyals portadores independents en el mateix espectre com una doble banda lateral senyal portadora reprimida a ordinària.

Analògics i digitals QAM

Quadrature Amplitude Modulation, QAM pot existir en el que pot denominar-se ja sigui analògica o formats digitals. Les versions analògiques de QAM s'utilitzen normalment per permetre que múltiples senyals analògiques que hagin de transportar-se en una única portadora. Per exemple, s'utilitza en sistemes de televisió NTSC i PAL, on els diferents canals proporcionats per QAM li permeten portar els components de croma o el color de la informació. En les aplicacions de ràdio d'un sistema conegut com C-QUAM s'utilitza per a la ràdio estèreo AM. Aquí els diferents canals permeten als dos canals necessaris per a equip de música que es realitzaran en l'única portadora.

Formats digitals de QAM es refereixen sovint com "quantificada QAM" i s'estan utilitzant cada vegada més per a les comunicacions de dades sovint dins dels sistemes de comunicacions de ràdio. Sistemes de comunicacions de ràdio que van des de la tecnologia cel·lular com en el cas de LTE a través de sistemes sense fil inclosos WiMAX i Wi-Fi 802.11 utilitzen una varietat de formes de QAM, i l'ús de QAM no farà sinó augmentar en el camp de les comunicacions per ràdio.

Fonaments QAM Digital / quantificada

Quadrature Amplitude Modulation, QAM, quan s'utilitza per a la transmissió digital per a aplicacions de comunicacions de ràdio és capaç de portar velocitats de dades més altes que els esquemes d'amplitud modulada ordinaris i esquemes de modulació de fase. Igual que amb modulació per desplaçament de fase, etc., el nombre de punts en els que el senyal pot repòs, és a dir el nombre de punts de la constel·lació s'indica en la descripció format de modulació, per exemple 16QAM utilitza una constel·lació punt 16.

Quan s'utilitza QAM, els punts de la constel·lació estan normalment disposats en una reixa quadrada amb un espaiat vertical i horitzontal igual i com a resultat les formes més comunes de QAM utilitzen una constel·lació amb el nombre de punts igual a una potència de 2 és a dir 4, 16, 64 . . . .

Mitjançant l'ús de formats d'ordre superior modulació, és a dir més punts en la constel·lació, és possible transmetre més bits per símbol. No obstant això, els punts estan més a prop junts i per tant són més susceptibles al soroll i de dades errors.

Normalment una constel·lació QAM és quadrat i, per tant, les formes més comunes de QAM 16QAM, 64QAM i 256QAM.

L'avantatge de moure els formats d'ordre superior és que hi ha més punts dins de la constel·lació i per tant és possible transmetre més bits per símbol. El desavantatge és que els punts de la constel·lació estan més a prop entre si i, per tant, el vincle és més susceptible al soroll. Com a resultat, les versions de QAM d'ordre superior s'utilitzen només quan hi ha un senyal prou alta a soroll.

Per donar un exemple de com funciona QAM, el diagrama de constel·lació mostra els valors associats als diferents estats d'un senyal 16QAM. D'això es pot observar que un flux de bits continu pot agrupar en quatre potes i representa com una seqüència.

 

Mapeig seqüència de bits per un senyal 16QAM

Normalment, la QAM ordre més baixa trobada és 16QAM. La raó d'això és l'ordre més baix que es troben normalment és que 2QAM és el mateix que keying per desplaçament de fase binària, BPSK, i 4QAM és el mateix que keying quadratura per desplaçament de fase, QPSK.

A més 8QAM no s'utilitza àmpliament. Això és perquè el rendiment de taxa d'error de 8QAM és gairebé la mateixa que la de 16QAM - és només al voltant de 0.5 dB millor i la velocitat de dades és només tres quarts més gran que la de 16QAM. Això sorgeix de la rectangular, en lloc de forma quadrada de la constel·lació.

Avantatges i desavantatges QAM

Encara QAM sembla augmentar l'eficàcia de la transmissió per a sistemes de comunicacions de ràdio mitjançant la utilització de les dues variacions d'amplitud i fase, que té una sèrie d'inconvenients. La primera és que és més susceptible al soroll a causa que els estats estan més a prop junts de manera que es necessita un menor nivell de soroll per moure el senyal a un punt de decisió diferent. Receptors per a ús amb fase o modulació de freqüència són dos capaços d'utilitzar la limitació d'amplificadors que són capaços d'eliminar qualsevol soroll d'amplitud i d'aquesta manera millorar la dependència de soroll. Aquest no és el cas amb QAM.

La segona limitació també s'associa amb el component d'amplitud del senyal. Quan un senyal de fase o de freqüència modulada s'amplifica en un transmissor de ràdio, no hi ha necessitat d'utilitzar amplificadors lineals, mentre que quan s'utilitza QAM que conté un component d'amplitud, la linealitat ha de ser mantinguda. Desafortunadament amplificadors lineals són menys eficients i consumeixen més energia, i això els fa menys atractius per a aplicacions mòbils.

QAM vs altres formats de modulació

Com que hi ha avantatges i desavantatges de l'ús de QAM cal comparar QAM amb altres maneres abans de prendre una decisió sobre la manera òptima. Alguns sistemes de comunicacions de ràdio canviar dinàmicament l'esquema de modulació depèn de les condicions i requisits d'enllaç - nivell del senyal, el soroll, la velocitat de dades requerida, etc.

La següent taula compara les diverses formes de la modulació:

Resum de tipus de modulació amb capacitats de dades
Bits de modulació per símbol Marge d'error Complexitat
OOK 1 1/2 0.5 Baix
BPSK 1 1 1 Mitjà
QPSK 2 1 / √2 0.71 Mitjà
16 QAM 4 √2 / 6 0.23 Alt

64QAM 6 √2 / 14 0.1 Alt

Normalment s'ha trobat que si es requereixen velocitats de dades superiors als que es pot aconseguir utilitzant 8-PSK, és més habitual l'ús de la modulació d'amplitud en quadratura. Això és perquè té una major distància entre punts adjacents a la I - Q pla i això millora la seva immunitat al soroll. Com a resultat es pot aconseguir el mateix tipus de dades a un nivell de senyal més baixa.

No obstant això ja no els punts de la mateixa amplitud. Això significa que el demodulador ha de detectar tant de fase i amplitud. També el fet que l'amplitud varia vol dir que un SI amplificador lineal requereix per amplificar el senyal.

Deixa un missatge 

Llista de missatges