Modulația QAM transmite două semnale de mesaj analogice sau două fluxuri de biți digitale prin variarea (modularea) amplitudinilor a două unde purtătoare folosind o schemă de modulație digitală ASK sau analogică AM.
Principiul de lucru
Două unde purtătoare de aceeași frecvență, de obicei sinusoide, sunt defazate una cu ceal altă cu 90° și se numesc astfel purtători în cuadratura sau componente în cuadratura - de unde și numele circuitului. Undele modulate sunt însumate, iar forma de undă finală este o combinație a ambelor codificare cu deplasare de fază (PSK) și codare cu deplasare de amplitudine (ASK), sau, în cazul analogic, modulare de fază (PM) și modulare de amplitudine.
Ca toate schemele de modulație, QAM transmite date prin modificarea unui aspect al semnalului undei purtătoare (de obicei o undă sinusoidală) ca răspuns la semnalul de date. În cazul QAM-ului digital, sunt utilizate probe cu mai multe fază și cu amplitudine multiple. Schimbarea de fază (PSK) este o formă mai simplă de QAM, în care amplitudinea purtătoarei este constantă și numai defazarea se schimbă.
În caz de warpTransmisia QAM, o undă purtătoare este o colecție de două unde sinusoidale de aceeași frecvență, la 90° în fază una de ceal altă (în cuadratura). Acestea sunt adesea denumite componenta „I” sau în fază, precum și componenta „Q” sau cuadratura. Fiecare undă componentă este modulată în amplitudine, ceea ce înseamnă că amplitudinea sa este modificată pentru a reprezenta datele care trebuie transferate înainte de a putea fi combinate împreună.
Aplicație
Limitele de decizie de inscripție din fotografia de mai sus indică limita suprafeței (sau „limita de decizie”, la propriu).
QAM (modularea amplitudinii în quadratură) este utilizat pe scară largă ca schemă de modulație pentru sistemele de telecomunicații digitale, cum ar fi standardele Wi-Fi 802.11. Eficiența spectrală în altă arbitrară poate fi obținută cu QAM prin setarea unei dimensiuni adecvate a constelației, limitată doar de nivelul de zgomot și liniaritatea legăturii.
Modulația QAM este utilizată în sistemele de fibră optică pe măsură ce rata de biți crește. QAM16 și QAM64 pot fi emulate optic cu un interferometru cu 3 canale.
Tehnologie digitală
În QAM digital, fiecare undă componentă constă din mostre de amplitudine constantă, fiecare ocupând un singur interval de timp, iar amplitudinea este cuantificată, limitată la unul dintr-un număr finit de niveluri reprezentând una sau mai multe cifre binare (biți) ale un bit digital. În QAM analog, amplitudinea fiecărei componente a unei unde sinusoidale se modifică continuuîn timp cu un semnal analogic.
Modulația de fază (PM analogică) și codificarea (PSK digitală) pot fi considerate ca un caz special de QAM, în care mărimea semnalului de modulare este constantă, cu schimbarea doar a fazei. Modulația în cuadratura poate fi extinsă și la modulația de frecvență (FM) și codificarea (FSK), deoarece acestea pot fi considerate subspecii sale.
Ca și în cazul multor scheme de modulație digitală, diagrama constelației este utilă pentru QAM. În QAM, punctele constelației sunt de obicei aranjate într-o rețea pătrată cu distanțe egale pe verticală și orizontală, deși sunt posibile alte configurații (de exemplu Cross-QAM). Deoarece datele sunt de obicei binare în telecomunicațiile digitale, numărul de puncte dintr-o grilă este de obicei 2 (2, 4, 8, …).
Deoarece QAM este de obicei pătrat, unele sunt rare - cele mai comune forme sunt 16-QAM, 64-QAM și 256-QAM. Prin trecerea la o constelație de ordin superior, se pot transmite mai mulți biți per simbol. Cu toate acestea, dacă energia medie a constelației rămâne aceeași (făcând o comparație corectă), punctele ar trebui să fie mai apropiate și, prin urmare, mai susceptibile la zgomot și alte corupții.
Acest lucru are ca rezultat o rată de eroare de biți mai mare și, prin urmare, un QAM de ordin mai mare poate furniza mai multe date mai puțin fiabil decât un QAM de ordin inferior pentru o energie medie constantă a constelației. Utilizarea QAM de ordin superior fără creșterea ratei de eroare de biți necesită mai multraportul semnal-zgomot (SNR) prin creșterea energiei semnalului, reducerea zgomotului sau ambele.
Ajutoare tehnice
Dacă sunt necesare rate de date mai mari decât cele oferite de 8-PSK, este mai obișnuit să treceți la QAM, deoarece atinge o distanță mai mare între punctele adiacente din planul I-Q, distribuind punctele mai uniform. Un factor de complicare este că punctele nu mai au aceeași amplitudine și, prin urmare, demodulatorul trebuie acum să detecteze corect atât faza, cât și amplitudinea, mai degrabă decât doar faza.
Televiziune
64-QAM și 256-QAM sunt adesea folosite în televiziunea digitală prin cablu și modemurile prin cablu. În Statele Unite, 64-QAM și 256-QAM sunt scheme de modulație prin cablu digital autorizate care sunt standardizate de SCTE în standardul ANSI/SCTE 07 2013. Rețineți că mulți agenți de marketing se vor referi la ele ca QAM-64 și QAM-256. Modulația UK QAM-64 este utilizată pentru televiziunea digitală terestră (Freeview) și 256-QAM este folosit pentru Freeview-HD.
Sistemele de comunicații concepute pentru a atinge niveluri foarte în alte de eficiență spectrală folosesc de obicei frecvențe foarte dense în această serie. De exemplu, dispozitivele Powerplug AV2 500-Mbit Ethernet actuale utilizează dispozitive 1024-QAM și 4096-QAM, precum și dispozitivele viitoare care utilizează standardul ITU-T G.hn pentru a se conecta la cablajul de acasă existent.(cablu coaxial, linii telefonice și linii electrice); 4096-QAM oferă 12 biți/simbol.
Un alt exemplu este tehnologia ADSL pentru cuprul cu perechi răsucite, a cărui dimensiune a constelației atinge 32768-QAM (în terminologia ADSL aceasta se numește încărcare de biți sau biți pe ton, 32768-QAM este echivalent cu 15 biți pe ton).
Sistemele în buclă închisă cu lățime de bandă ultra-închisă folosesc și 1024-QAM. Folosind 1024-QAM, codificare și modulare adaptive (ACM) și XPIC, producătorii pot atinge capacitate gigabit într-un singur canal de 56 MHz.
În receptorul SDR
Se știe că frecvența circulară 8-QAM este modulația optimă 8-QAM în sensul că este nevoie de cea mai mică putere medie pentru o anumită distanță euclidiană minimă. Frecvența 16-QAM este sub-optimă, deși una optimă poate fi creată pe aceleași linii ca și 8-QAM. Aceste frecvențe sunt adesea folosite la reglarea unui receptor SDR. Alte frecvențe pot fi recreate prin manipularea unor frecvențe similare (sau similare). Aceste calități sunt utilizate în mod activ în receptoare și transceiver-uri SDR moderne, routere, routere.
