A què fa referència la modulació d’amplitud de quadratura (QAM)?

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) és el nom d’una sèrie de mètodes de modulació digital i mètodes de modulació analògica relacionats que s’utilitzen àmpliament per transmetre informació a les telecomunicacions modernes. Utilitza l’esquema de modulació digital Amplitude Shift Keying (ASK) o l’esquema de modulació analògica d’Amplitude Modulation (AM) per transmetre dos senyals de missatges analògics o dos fluxos de bits digitals canviant (modulant) l’amplitud de dues portadores. Dues portadores de la mateixa freqüència estan desfasades 90 ° entre si. Aquesta condició s’anomena quadratura. El senyal transmès es genera afegint dues ones portadores, té una certa amplitud resultant de la suma dels dos senyals i una fase que torna a dependre de la suma dels senyals. Aquest mètode ajuda a duplicar el seu ample de banda efectiu. QAM també s’utilitza amb pulse AM (PAM) en sistemes digitals com ara aplicacions sense fils.

Si s'ajusta l'amplitud d'un dels senyals, això afecta tant la fase com l'amplitud del senyal general, la fase tendint cap a la del senyal amb un contingut d'amplitud més alt. Al receptor, a causa de la seva ortogonalitat, les dues ones es poden separar coherentment (demodular-les). Una altra característica clau és que la modulació és una forma d’ona de baixa freqüència / baix ample de banda en comparació amb la freqüència portadora. Això s’anomena suposició de banda estreta.La modulació de fase (PM analògica) i el canvi de fase (PSK digital) es poden veure com un cas especial de QAM, on l'amplitud del senyal transmès és una constant, però la seva fase està canviant. Això també es pot estendre a la modulació de freqüència (FM) i al canvi de freqüència (FSK), ja que es poden considerar casos especials de modulació de fase.

Ara que ja sabem que el missatger digital es pot modular al portador de RF mitjançant QPSK i BPSK.Per què no podríem combinar-nos per obtenir més informació digital a l’ona sinusoïdal? Això prové de QAM, que és abreviatura de QPSK i AM. En teoria, QAM es pot modular amb un desplaçament de fase més petit. Hi ha més de dues amplituds possibles per omplir cada ona sinusoïdal amb més informació. Normalment, l’aplicació es limita al cable, ja que el soroll s’ha atenuat considerablement. Fonamentalment, QAM permet als senyals analògics transmetre eficaçment informació digital. També proporciona un mitjà perquè els operadors transmetin més bits en el mateix període de temps, augmentant efectivament l’amplada de banda.

Quins avantatges i desavantatges té utilitzar QAM?

L’ús eficient de l’amplada de banda és el principal avantatge de les desviacions de modulació QAM. Això es deu al fet que QAM simbolitza més nombre de bits per operador. Per exemple, 256-QAM assigna 8 bits per portadora i 16-QAM assigna 4 bits per portadora. Els desavantatges són que el procés de modulació QAM és més prensible al soroll, perquè els estats de transmissió són molt propers i requereixen un nivell de soroll inferior. per moure el senyal d’un punt a un altre.

La modulació d'amplitud de quadratura es pot utilitzar amb diversos formats diferents:

8QAM, 16QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM

Coneixements bàsics del modulador QAM

El modulador QAM segueix essencialment la idea que es pot veure des de la teoria bàsica QAM, on hi ha dos senyals portadors i el desplaçament de fase entre ells és de 90 °. A continuació, es modulen en amplitud amb dos fluxos de dades anomenats fluxos de dades I o en fase i Q o quadratura. Aquests es generen a l’àrea de processament de banda base. Un modulador QAM funciona com un traductor, ajudant a traduir paquets digitals en un senyal analògic per transferir dades sense problemes.

Els dos senyals sintetitzats s’afegeixen i després es processen segons sigui necessari a la cadena de senyals de RF. Normalment es converteixen en freqüència a la freqüència final desitjada i s’amplifiquen segons sigui necessari.

Val a dir que a mesura que canvia l’amplitud del senyal, qualsevol amplificador de RF ha de ser lineal per mantenir la integritat del senyal. Qualsevol no-linealitat canviarà el nivell relatiu del senyal i canviarà la diferència de fase, distorsionant així el senyal i introduint la possibilitat d’errors de dades.

Conceptes bàsics del demodulador QAM

El demodulador QAM és molt el contrari del modulador QAM. Els senyals entren al sistema, es divideixen i s’aplica cada costat a un mesclador. Una meitat té aplicat l’oscil·lador local en fase i l’altra meitat s’aplica el senyal de l’oscil·lador de quadratura.

El modulador bàsic suposa que els dos senyals de quadratura romanen exactament en quadratura.Un requisit addicional és derivar un senyal d'oscil·lador local per a la demodulació que estigui exactament a la freqüència requerida per al senyal. Qualsevol desplaçament de freqüència serà un canvi en la fase del senyal de l’oscil·lador local respecte als dos components portadors suprimits de banda lateral doble del senyal general.

El sistema inclou circuits per a la recuperació de portadors, generalment bucles bloquejats de fase, alguns fins i tot tenen bucles interns i externs. És important recuperar la fase del transportista, en cas contrari, la taxa d'error de bits de les dades es veurà afectada.

El circuit mostrat anteriorment mostra circuits de modulador i demodulador IQ QAM comuns utilitzats en un gran nombre de camps diferents. Aquests circuits no només es componen de components discrets, sinó que s’utilitzen més habitualment en circuits integrats que poden proporcionar un gran nombre de funcions.

Deixa un missatge 

Llista de missatges