QAM modulacija prenosi dva analogna signala poruke ili dva digitalna toka bitova mijenjajući (modulirajući) amplituda dvaju nosivih vala korištenjem ASK ili analogne AM digitalne modulacijske sheme.
Princip rada
Dva vala nositelja iste frekvencije, obično sinusoidi, međusobno su u suprotnosti za 90° i stoga se nazivaju kvadraturni nosioci ili kvadraturne komponente - otuda i naziv kruga. Modulirani valovi se zbrajaju i konačni valni oblik je kombinacija faznog pomaka (PSK) i amplitudnog pomaka (ASK), ili u analognom slučaju fazne modulacije (PM) i amplitudne modulacije.
Kao i sve modulacijske sheme, QAM prenosi podatke promjenom nekog aspekta signala vala nosioca (obično sinusnog vala) kao odgovor na podatkovni signal. U slučaju digitalnog QAM-a, koriste se uzorci više faza i višestruke amplitude. Phase shift keying (PSK) je jednostavniji oblik QAM-a u kojem je amplituda nosioca konstantna i samo se fazni pomaci.
U slučaju deformacijeQAM prijenos, noseći val je skup dvaju sinusnih vala iste frekvencije, 90° u fazi jedan od drugog (u kvadraturi). Oni se često nazivaju "I" ili komponenta u fazi, kao i "Q" ili kvadraturna komponenta. Svaki komponentni val je amplituda moduliran, što znači da se njegova amplituda mijenja kako bi predstavljala podatke koji se moraju prenijeti prije nego što se mogu kombinirati.
Prijava
Natpis Granice odluke na gornjoj fotografiji označava granicu površine (ili "granicu odluke", doslovno).
QAM (kvadraturna amplitudna modulacija) naširoko se koristi kao modulacijska shema za digitalne telekomunikacijske sustave kao što su 802.11 Wi-Fi standardi. Proizvoljna visoka spektralna učinkovitost može se postići s QAM-om postavljanjem prikladne veličine konstelacije, ograničene samo razinom buke i linearnošću veze.
QAM modulacija se koristi u sustavima s optičkim vlaknima kako se brzina prijenosa povećava. QAM16 i QAM64 mogu se optički emulirati s 3-kanalnim interferometrom.
Digitalna tehnologija
U digitalnom QAM-u, svaki komponentni val sastoji se od uzoraka konstantne amplitude, od kojih svaki zauzima jedan vremenski interval, a amplituda je kvantizirana, ograničena na jednu od konačnog broja razina koje predstavljaju jednu ili više binarnih znamenki (bitova) digitalni bit. U analognom QAM-u, amplituda svake komponente sinusnog vala se kontinuirano mijenjau vremenu s analognim signalom.
Fazna modulacija (analogni PM) i keying (digitalni PSK) mogu se smatrati posebnim slučajem QAM-a, gdje je veličina modulirajućeg signala konstantna, uz promjenu samo faze. Kvadraturna modulacija se također može proširiti na frekvencijsku modulaciju (FM) i keying (FSK), budući da se mogu smatrati njenom podvrstom.
Kao i kod mnogih digitalnih modulacijskih shema, dijagram konstelacije je koristan za QAM. U QAM-u su konstelacijske točke obično raspoređene u kvadratnu mrežu s jednakim vertikalnim i horizontalnim razmacima, iako su moguće i druge konfiguracije (npr. Cross-QAM). Budući da su podaci obično binarni u digitalnim telekomunikacijama, broj točaka u mreži je obično 2 (2, 4, 8, …).
Budući da je QAM obično kvadrat, neki su rijetki - najčešći oblici su 16-QAM, 64-QAM i 256-QAM. Prelaskom u konstelaciju višeg reda, može se prenijeti više bitova po simbolu. Međutim, ako prosječna energija konstelacije ostane ista (pravednom usporedbom), točke bi trebale biti bliže jedna drugoj i stoga podložnije buci i drugim oštećenjima.
Ovo rezultira višom stopom bitnih grešaka i stoga QAM višeg reda može pružiti više podataka manje pouzdano od QAM nižeg reda za konstantnu prosječnu energiju konstelacije. Korištenje QAM-a višeg reda bez povećanja stope bitnih pogrešaka zahtijeva višeomjer signal-šum (SNR) povećanjem energije signala, smanjenjem šuma ili oboje.
Tehnička pomagala
Ako su potrebne brzine prijenosa podataka koje su veće od onih koje nudi 8-PSK, češće se prelazi na QAM jer se postiže veća udaljenost između susjednih točaka u ravnini I-Q, ravnomjernije raspodjeljujući točke. Komplicirajući čimbenik je to što točke više nemaju istu amplitudu, pa demodulator sada mora ispravno detektirati i fazu i amplitudu, a ne samo fazu.
Televizija
64-QAM i 256-QAM često se koriste u digitalnoj kabelskoj TV i kabelskim modemima. U Sjedinjenim Državama, 64-QAM i 256-QAM su ovlaštene modulacijske sheme digitalnog kabela koje je standardizirao SCTE u standardu ANSI/SCTE 07 2013. Imajte na umu da će ih mnogi trgovci nazivati QAM-64 i QAM-256. UK modulacija QAM-64 koristi se za digitalnu zemaljsku TV (Freeview), a 256-QAM se koristi za Freeview-HD.
Komunikacijski sustavi dizajnirani za postizanje vrlo visokih razina spektralne učinkovitosti obično koriste vrlo guste frekvencije u ovoj seriji. Na primjer, trenutni Powerplug AV2 500-Mbit Ethernet uređaji koriste 1024-QAM i 4096-QAM uređaje, kao i buduće uređaje koji koriste ITU-T G.hn standard za povezivanje s postojećim kućnim ožičenjem.(koaksijalni kabel, telefonski vodovi i dalekovodi); 4096-QAM pruža 12 bita/simbol.
Još jedan primjer je ADSL tehnologija za bakrene upredene parice, čija veličina konstelacije doseže 32768-QAM (u ADSL terminologiji to se naziva učitavanje bitova ili bitova po tonu, 32768-QAM je ekvivalentno 15 bita po tonu).
Sustavi zatvorene petlje ultra velike propusnosti također koriste 1024-QAM. Koristeći 1024-QAM, adaptivno kodiranje i modulaciju (ACM) i XPIC, proizvođači mogu postići gigabitni kapacitet u jednom kanalu od 56 MHz.
U SDR prijemniku
Poznato je da je kružna frekvencija 8-QAM optimalna 8-QAM modulacija u smislu potrebe za najnižom prosječnom snagom za danu minimalnu euklidsku udaljenost. Frekvencija 16-QAM je suboptimalna, iako se optimalna može stvoriti na istoj liniji kao i 8-QAM. Te se frekvencije često koriste pri ugađanju SDR prijamnika. Ostale frekvencije mogu se ponovno stvoriti manipuliranjem sličnim (ili sličnim) frekvencijama. Ove kvalitete se aktivno koriste u modernim SDR prijamnicima i primopredajnicima, usmjerivačima, usmjerivačima.
