Co je to QAM - Quadrature amplitudová modulace

Přehled, informace a konzultace o základech toho, co je QAM, Quadrature Amplitude Modulation, forma modulace používá pro rádiové komunikační aplikace.

Quadrature amplitudová modulace QAM, nebo je forma modulace, který je široce používán pro modulaci datových signálů na nosič použitý pro rádiovou komunikaci. To je široce používán, protože nabízí výhody oproti jiným formám modulace dat, jako je PSK, i když mnoho forem modulace datového pracovat vedle sebe.

Quadrature amplitudová modulace, QAM je signál, ve kterém dva nosiče posunut ve fázi 90 stupňů jsou modulovány a výsledný výstup se skládá jak z variací amplitudy a fáze. Vzhledem k tomu, že obě změny amplitudy a fáze jsou přítomny, může být rovněž považována za směs amplitudy a fázové modulace.

Motivace pro použití kvadraturní amplitudové modulace vychází ze skutečnosti, že přímá amplituda modulovaný signál, tj dvojité postranní pásmo, i s potlačeným nosičem zabírá dvojnásobnou šířku pásma modulačního signálu. To je velmi nehospodárné dostupného frekvenčního spektra. QAM obnoví rovnováhu umístěním dvou nezávislých oboustranného postranního potlačená nosná signály ve stejné spektrum jako jednu kmenovou oboustranného postranního potlačená signálu.

Analogové a digitální QAM

Quadrature amplitudová modulace, QAM mohou existovat v tom, co může být nazváno analogové nebo digitální formát. Analogové verze QAM se obvykle používají povolit více analogové signály, které mají být provedeny na jednom nosiči. Například se používá v PAL a NTSC televizních systémů, ve kterých se různé kanály poskytované QAM, které mu umožní provádět složky chroma nebo barevné informace. U rádiových aplikací je systém známý jako C-Quam používá pro AM stereo rádio. Zde různé kanály umožňují potřebné pro stereo dva kanály, které mají být provedeny na jediné nosné.

Digitální formáty QAM jsou často označovány jako "kvantovaných QAM", a jsou stále více používá pro datovou komunikaci se často v radiových systémů. Rádiové komunikační systémy v rozsahu od buněčné technologie, jako je tomu v případě LTE prostřednictvím bezdrátových systémů, včetně WiMAX a Wi-Fi připojení na 802.11 používají různé formy QAM, a použití QAM se zvýší pouze v oblasti rádiové komunikace.

Digital / quantised Základy QAM

Quadrature amplitudová modulace, QAM, pokud se používají pro digitální vysílání pro rozhlasové komunikačních aplikací je schopen přenášet vyšší přenosové rychlosti než obyčejných amplitudy modulované schémat a fázových modulovaný schémat. Jak s fázovým posunem, atd, počet bodů, ve kterých je signál může zbytek, tedy počet bodů na struktuře je to uvedeno v popisu modulační formát, např 16QAM používá 16 bod konstelace.

Při použití QAM se konstelační bod se normálně uspořádány ve čtvercovém rastru se stejnou vertikální a horizontální rozteč, a v důsledku toho nejčastější formy QAM používají konstelace s počtem bodů, rovnající se síle 2 tj 4, 16, 64 , , , ,

Pomocí formátů modulace vyššího řádu, tedy více bodů na konstelaci, je možné přenášet více bitů na symbol. Nicméně body jsou blíže u sebe a jsou tudíž více náchylné k hluku a datové chyby.

Normálně QAM souhvězdí je čtverec, a proto jsou nejčastější formy QAM 16QAM, 64QAM a 256QAM.

Výhodou postupu do vyšších řádů formátů je to, že existuje více body v konstelaci, a proto, že je možné přenášet více bitů na symbol. Nevýhodou je, že tyto body se jsou blíže u sebe, a proto je vazba náchylné k šumu. V důsledku toho, vyšších řádů verze QAM se používají pouze v případě, že je dostatečně vysoký odstup signálu od šumu.

Chcete-li uvést příklad toho, jak funguje QAM, diagram souhvězdí níže ukazuje hodnoty spojené s různými stavy pro 16QAM signál. Z toho je možno vidět, že kontinuální bitový tok může být seskupeny do čtyřech a jsou reprezentovány jako sekvence.

 

Bit sekvence mapování pro 16QAM signál

Normálně nejnižšího řádu QAM setkal je 16QAM. Důvod pro to je nejnižší pořadí obvykle setkáváme, je, že 2QAM je stejná jako binární fázového posunu klíčování, BPSK, a 4QAM je stejný jako kvadraturního fázového posunu klíčování, QPSK.

Navíc 8QAM se příliš nepoužívá. To je proto, že chyba-rate výkon 8QAM je téměř stejný jako u 16QAM - to je jen o 0.5 dB lepší a rychlosti přenosu dat je jen tři čtvrtiny, že of 16QAM. To vychází z pravoúhlého, nikoli čtvercový tvar souhvězdí.

QAM výhody a nevýhody

I když se zdá QAM pro zvýšení účinnosti přenosu pro radiových systémů s využitím obou variací amplitudy a fáze, má řadu nevýhod. První je, že to je více náchylné k šumu, protože stavy jsou blíže u sebe tak, že je potřeba nižší úroveň hluku posun signálu na jiný bod rozhodnutí. Přijímače pro použití s ​​fázovou nebo kmitočtovou modulací jsou oba schopni používat omezování zesilovače, které jsou schopny odstranit amplitudy šumu a tím zlepšení hlukové spoléhání. To není případ s QAM.

Druhé omezení je také spojován s komponentou amplituda signálu. Když je fáze nebo frekvenční modulovaný signál zesílen v vysílače, není nutné použít lineární zesilovače, zatímco při použití QAM, který obsahuje komponentu amplitudy, linearity, musí být zachována. Bohužel lineární zesilovače jsou méně efektivní a spotřebují více energie, a to z nich dělá méně atraktivní pro mobilní aplikace.

QAM vs jiných formátů modulace

Jak tam jsou výhody a nevýhody použití QAM je nutné porovnat QAM s jinými druhy před rozhodnutím o optimálním režimu. Některé systémy mají radiokomunikační dynamicky měnit v závislosti na podmínkách, na odkaz a požadavky na modulační schéma - Úroveň signálu, šum, rychlost přenosu dat požadováno, atd

V následující tabulce jsou porovnány různé druhy modulace:

Přehled typů modulace s datové kapacity
Modulace Bits per symbol Error margin Složitost
OOK 1 1/2 0.5 Nízká
BPSK 1 1 1 střední
QPSK 2 1 / √2 0.71 střední
16 QAM 4 √2 / 6 0.23 vysoká

64QAM 6 √2 / 14 0.1 vysoká

Obvykle se zjistí, že jsou-li nutné datové rychlosti nad ty, které lze dosáhnout za použití 8-PSK, to je více obvyklé použít kvadraturní amplitudovou modulaci. To proto, že má větší vzdálenost mezi přilehlými body v I - Q rovině a to zlepšuje její hluku imunitu. V důsledku toho může dosáhnout stejnou přenosovou rychlost na nižší úrovni signálu.

Body již žádné stejnou amplitudou Nicméně. To znamená, že se musí detekovat i demodulátor fáze a amplitudy. Také skutečnost, že se amplituda mění znamená, že vyžaduje lineární zesilovač si zesílit signál.

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv