QAM modulācija pārraida divus analogos ziņojumu signālus vai divas digitālās bitu plūsmas, mainot (modulējot) divu nesējviļņu amplitūdas, izmantojot ASK vai analogās AM digitālās modulācijas shēmu.
Darba princips
Divi vienas frekvences nesējviļņi, parasti sinusoīdi, ir fāzē viens ar otru par 90°, un tāpēc tos sauc par kvadrātveida nesējiem vai kvadrātveida komponentiem - no tā izriet arī ķēdes nosaukums. Modulētie viļņi tiek summēti, un galīgā viļņu forma ir gan fāzes nobīdes atslēgas (PSK) un amplitūdas maiņas atslēgas (ASK) kombinācija, vai analogā gadījumā fāzes modulācija (PM) un amplitūdas modulācija.
Tāpat kā visas modulācijas shēmas, QAM pārraida datus, mainot kādu nesējviļņa signāla aspektu (parasti sinusoidālo vilni), reaģējot uz datu signālu. Digitālās QAM gadījumā tiek izmantoti vairāku fāžu un vairāku amplitūdu paraugi. Fāzes maiņas atslēga (PSK) ir vienkāršāka QAM forma, kurā nesēja amplitūda ir nemainīga un mainās tikai fāzes.
Vēlu gadījumāQAM pārraide, nesējvilnis ir divu sinusoidālu viļņu kopums ar tādu pašu frekvenci, 90° fāzē viens no otra (kvadratūrā). Tos bieži sauc par "I" vai fāzes komponentu, kā arī par "Q" vai kvadrātveida komponentu. Katrs komponenta vilnis ir amplitūdas modulēts, kas nozīmē, ka tā amplitūda tiek mainīta, lai attēlotu datus, kas jāpārsūta, pirms tos var apvienot.
Pieteikums
Uzraksts lēmuma robežas augšējā fotoattēlā norāda virsmas robežu (vai burtiski "lēmuma robežu").
QAM (kvadratūras amplitūdas modulācija) tiek plaši izmantota kā modulācijas shēma digitālajām telekomunikāciju sistēmām, piemēram, 802.11 Wi-Fi standartiem. Patvaļīgi augstu spektrālo efektivitāti var sasniegt ar QAM, iestatot piemērotu konstelācijas izmēru, ko ierobežo tikai trokšņu līmenis un saites linearitāte.
QAM modulācija tiek izmantota optisko šķiedru sistēmās, palielinoties bitu pārraides ātrumam. QAM16 un QAM64 var optiski emulēt ar 3 kanālu interferometru.
Digitālās tehnoloģijas
Digitālajā QAM katrs komponenta vilnis sastāv no nemainīgas amplitūdas paraugiem, katrs aizņem vienu laika intervālu, un amplitūda tiek kvantēta, ierobežota līdz vienam no ierobežota skaita līmeņu, kas apzīmē vienu vai vairākus bināros ciparus (bitus). digitālais bits. Analogajā QAM katras sinusoidālā viļņa komponenta amplitūda nepārtraukti maināslaikā ar analogo signālu.
Fāzes modulāciju (analogā PM) un atslēgšanu (digitālo PSK) var uzskatīt par īpašu QAM gadījumu, kad modulējošā signāla lielums ir nemainīgs, mainoties tikai fāzei. Kvadratūras modulāciju var attiecināt arī uz frekvences modulāciju (FM) un atslēgšanu (FSK), jo tās var uzskatīt par tās apakšsugām.
Tāpat kā daudzās digitālās modulācijas shēmās, konstelācijas diagramma ir noderīga QAM. QAM konstelācijas punkti parasti tiek sakārtoti kvadrātveida režģī ar vienādu vertikālo un horizontālo atstarpi, lai gan ir iespējamas arī citas konfigurācijas (piemēram, Cross-QAM). Tā kā digitālajās telekomunikācijās dati parasti ir bināri, punktu skaits režģī parasti ir 2 (2, 4, 8, …).
Tā kā QAM parasti ir kvadrātveida, dažas ir reti sastopamas - visizplatītākās formas ir 16 QAM, 64 QAM un 256 QAM. Pārejot uz augstākas kārtas konstelāciju, var pārsūtīt vairāk bitu uz vienu simbolu. Tomēr, ja zvaigznāja vidējā enerģija paliek nemainīga (izdarot godīgu salīdzinājumu), punktiem jāatrodas tuvāk viens otram un tāpēc tie ir jutīgāki pret troksni un citiem bojājumiem.
Tā rezultātā tiek nodrošināts lielāks bitu kļūdu līmenis, un tāpēc augstākas kārtas QAM var nodrošināt vairāk datu mazāk ticami nekā zemākas kārtas QAM nemainīgai vidējai zvaigznāja enerģijai. Augstākas kārtas QAM izmantošanai, nepalielinot bitu kļūdu līmeni, ir nepieciešams lielākssignāla un trokšņa attiecību (SNR), palielinot signāla enerģiju, samazinot troksni vai abus.
Tehniskie palīglīdzekļi
Ja ir nepieciešami datu pārraides ātrumi, kas pārsniedz 8-PSK piedāvātos, biežāk pāriet uz QAM, jo tas nodrošina lielāku attālumu starp blakus esošajiem punktiem I-Q plaknē, vienmērīgāk sadalot punktus. Sarežģītākais faktors ir tas, ka punktiem vairs nav tādas pašas amplitūdas, un tāpēc demodulatoram tagad ir pareizi jānosaka gan fāze, gan amplitūda, nevis tikai fāze.
Televīzija
64-QAM un 256-QAM bieži izmanto digitālajā kabeļtelevīzijā un kabeļmodemos. Amerikas Savienotajās Valstīs 64-QAM un 256-QAM ir autorizētas ciparu kabeļu modulācijas shēmas, kuras SCTE ir standartizējusi standartā ANSI/SCTE 07 2013. Ņemiet vērā, ka daudzi tirgotāji tās dēvēs par QAM-64 un QAM-256. Apvienotās Karalistes modulācija QAM-64 tiek izmantota ciparu virszemes TV (Freeview) un 256-QAM tiek izmantota Freeview-HD.
Sakaru sistēmas, kas izstrādātas, lai sasniegtu ļoti augstu spektrālās efektivitātes līmeni, šajā sērijā parasti izmanto ļoti blīvas frekvences. Piemēram, pašreizējās Powerplug AV2 500 Mbit Ethernet ierīces izmanto 1024-QAM un 4096-QAM ierīces, kā arī turpmākās ierīces, kas izmanto ITU-T G.hn standartu, lai izveidotu savienojumu ar esošajiem mājas vadiem.(koaksiālais kabelis, telefona līnijas un elektropārvades līnijas); 4096-QAM nodrošina 12 bitus uz simbolu.
Cits piemērs ir ADSL tehnoloģija vītā pāra vara, kuras konstelācijas izmērs sasniedz 32768-QAM (ADSL terminoloģijā to sauc par bitu ielādi vai bitiem tonī, 32768-QAM atbilst 15 bitiem uz toni).
Īpaši liela joslas platuma slēgtā cikla sistēmas izmanto arī 1024-QAM. Izmantojot 1024-QAM, adaptīvo kodēšanu un modulāciju (ACM) un XPIC, ražotāji var sasniegt gigabitu jaudu vienā 56 MHz kanālā.
SDR uztvērējā
Ir zināms, ka 8-QAM apļveida frekvence ir optimālā 8-QAM modulācija tādā nozīmē, ka nepieciešama zemākā vidējā jauda noteiktam minimālajam Eiklīda attālumam. 16-QAM frekvence nav optimāla, lai gan optimālu var izveidot tādā pašā veidā kā 8-QAM. Šīs frekvences bieži tiek izmantotas, skaņojot SDR uztvērēju. Citas frekvences var izveidot no jauna, manipulējot ar līdzīgām (vai līdzīgām) frekvencēm. Šīs īpašības tiek aktīvi izmantotas mūsdienu SDR uztvērējos un raiduztvērējos, maršrutētājos, maršrutētājos.
