¿Que é QAM - Quadrature Amplitude Modulation

Visión xeral, información e tutorial sobre o básico do que é QAM, Quadrature Amplitude Modulation, unha forma de modulación usada para aplicacións de comunicacións de radio.

Quadrature Amplitude Modulation ou QAM é unha forma de modulación que é amplamente utilizado para modular sinais de datos para un soporte utilizado para comunicacións de radio. É amplamente usado porque ofrece vantaxes sobre outras formas de modulación de datos, tales como PSK, aínda que moitas formas de modulación de datos operan en paralelo uns aos outros.

Quadrature Amplitude Modulation, QAM é un sinal no que dúas compañías desprazado en fase de 90 graos son modulados ea saída resultante consiste en ambas as variacións de amplitude e fase. En vista do feito de que ambas as variacións de amplitude e fase están presentes, pode ser considerado como unha mestura de modulación de amplitude e fase.

A motivación para o uso de modulación de amplitude de cuadratura vén do feito de un sinal de amplitude modulada lineal, é dicir de banda lateral dobre, mesmo cunha portadora suprimida ocupa dúas veces o ancho de banda do sinal de modulación. Isto é moi desperdicio do espectro de frecuencias dispoñible. QAM restaurar o equilibrio poñendo dous sinais de portadora suprimida de banda lateral dobre independentes no mesmo espectro como un sinal de portadora suprimida de banda lateral dobre ordinaria.

Analóxicas e dixitais QAM

Modulación de amplitude en cuadratura, QAM poden existir no que pode ser chamado calquera formatos analóxicos ou dixitais. As versións analóxicas de QAM adoitan ser utilizados para permitir que varios sinais analóxicos a seren transportados nun único portador. Por exemplo, se usa en sistemas de televisión PAL e NTSC, onde os diferentes canles proporcionados por QAM lle permitan realizar os compoñentes de crominância de cor ou información. En aplicacións de radio un sistema coñecido como C-Quam se usa para a radio AM estéreo. Aquí os diferentes canles permiten que os dous canles requiridos para estéreo para ser transportados no transportista único.

Os formatos dixitais de QAM son moitas veces refire como "quantizados QAM" e están a ser utilizados cada vez máis para comunicacións de datos a miúdo dentro dos sistemas de comunicación de radio. Os sistemas de comunicacións de radio que varían de tecnoloxía móbil como no caso de LTE, a través de sistemas sen fíos, incluíndo WiMAX, WiFi e 802.11 utilizar unha variedade de formas de QAM, ea utilización de QAM só pode aumentar no campo das comunicacións de radio.

Básico QAM Dixital / quantizados

Modulación de amplitude en cuadratura, QAM, cando se emprega para a transmisión dixital para aplicacións de comunicacións de radio é capaz de transportar tipos de datos máis altos que os réximes de amplitude modulada comúns e réximes de fase modulada. Igual que shift keying fase, etc., o número de puntos en que o sinal pode repouso, é dicir, o número de puntos da constelación é indicada na descrición do formato de modulación, por exemplo, usa unha constelación 16QAM punto 16.

Cando se utiliza QAM, os puntos da constelación son normalmente dispostos nunha grella cuadrada con paso horizontal e vertical igual e, como resultado das formas máis comúns de QAM usar unha constelación co número de puntos igual a unha potencia de 2 é dicir 4, 16, 64 . . . .

Ao usar formatos de modulación de orde superior, é dicir, máis puntos na constelación, é posible transmitir máis bits por símbolo. Con todo, os puntos están máis próximos en conxunto e, polo tanto, son máis sensibles a erros de ruído e de datos.

Normalmente unha constelación QAM é cadrada e, polo tanto, as formas máis comúns de QAM 16QAM, 64QAM e 256QAM.

A vantaxe de se cambiar para os formatos de orde superior é que hai máis puntos na constelación e, polo tanto, é posible transmitir máis bits por símbolo. A desvantaxe é que os puntos da constelación están máis próximos e, polo tanto, a conexión é máis susceptibles ao ruído. Como resultado, as versións de orde superior de QAM son utilizadas só cando hai un sinal suficientemente alta á relación de ruído.

Para proporcionar un exemplo de como funciona QAM, o diagrama de constelación abaixo mostra os valores asociados aos diferentes estados dun sinal 16QAM. A partir disto, se pode ver que unha corrente de bits continua poden ser agrupados en catro e representada como unha secuencia.

 

Bit cartografía secuencia a un sinal 16QAM

Normalmente o menor orde QAM atopado é 16QAM. A razón para iso é o máis pequeno para normalmente atopada é que 2QAM é o mesmo como de codificación binaria de desprazamento de fase, BPSK, e 4QAM é o mesmo que o chaveamento de desprazamento de fase en cuadratura, QPSK.

Ademais 8QAM non é amplamente utilizado. Isto é porque o rendemento da taxa de erro-8QAM é case o mesmo que o de 16QAM - é só preto de 0.5 dB mellor ea taxa de datos é só tres cuartos do que 16QAM. Isto xorde a partir da rectangular, en vez de forma cadrada da constelación.

QAM vantaxes e inconvenientes

Aínda QAM parece aumentar a eficiencia da transmisión de sistemas de radiocomunicacións, utilizando ambas as variacións de amplitude e de fase, que ten unha serie de inconvenientes. A primeira é que é máis susceptible a ruído porque os estados están máis xuntos de xeito que é necesario un nivel de ruído máis baixo para desprazar o sinal para un punto de decisión diferente. Receptores para uso coa fase ou modulación de frecuencia son ambos capaces de usar limitando amplificadores que son capaces de eliminar calquera ruído de amplitude e, así, mellorar a suficiencia de ruído. Este non é o caso de QAM.

A segunda limitación é tamén asociado co compoñente de amplitude do sinal. Cando un sinal de fase ou de frecuencia modulada é amplificado nun transmisor de radio, non hai necesidade de utilizar amplificadores lineares, mentres que cando se utiliza QAM que contén un compoñente de amplitude, linearidade debe ser mantida. Desafortunadamente amplificadores lineares son menos eficientes e consomen máis enerxía, e iso os fai menos atractivo para aplicacións móbiles.

QAM vs outros formatos de modulación

Como existen vantaxes e inconvenientes do uso de QAM é necesario comparar QAM con outros modos antes de tomar unha decisión sobre o xeito máis adecuado. Algúns sistemas de comunicación de radio cambiar dinamicamente o esquema de modulación depende das condicións e requisitos de enlace - nivel de sinal, ruído, taxa de datos necesaria, etc.

O cadro que segue compara as varias formas de modulación:

Resumo de tipos de modulación con capacidades de datos
Bits de modulación por símbolo Marxe de erro Complexidade
OOK 1 1/2 0.5 Baixo
BPSK 1 1 1 Medio
QPSK 2 1 / √2 0.71 Medio
16 QAM 4 √2 / 6 0.23 Alto

64QAM 6 √2 / 14 0.1 Alto

Tipicamente, verificouse que se sexan necesarios débitos de datos superiores aos que poden ser alcanzados mediante 8-PSK, é máis habitual utilizar a modulación de amplitude en cuadratura. Isto é porque ten unha maior distancia entre puntos adxacentes no I - plan Q e iso mellora a súa inmunidade a ruídos. Como resultado, pode alcanzar a mesma taxa de datos a un nivel de sinal máis baixo.

Con todo, os non apunta a mesma amplitude. Isto significa que o desmodulador debe detectar tanto de fase e amplitude. Tamén o feito de que a amplitude varía significa que un amplificador lineal Si necesario para amplificar o sinal.

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes