La ce se referă modularea amplitudinii în cuadratură (QAM)?

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) este denumirea unei serii de metode de modulație digitală și metode de modulație analogice conexe care sunt utilizate pe scară largă pentru a transmite informații în telecomunicațiile moderne. Folosește schema de modulare digitală Amplitude Shift Keying (ASK) sau schema de modulație analogică Amplitude Modulation (AM) pentru a transmite două semnale de mesaje analogice sau două fluxuri de biți digitali prin schimbarea (modularea) amplitudinii a doi purtători. Două purtătoare de aceeași frecvență sunt defazate la 90 ° una cu cealaltă. Această condiție se numește cvadratură. Semnalul transmis este generat prin adăugarea a două unde purtătoare, are o anumită amplitudine rezultată din suma ambelor semnale și o fază care este din nou dependentă de suma semnalelor. Această metodă ajută la dublarea lățimii sale de bandă eficiente. QAM este, de asemenea, utilizat cu impulsul AM (PAM) în sistemele digitale, cum ar fi aplicațiile fără fir.

Dacă amplitudinea unuia dintre semnale este ajustată, atunci aceasta afectează atât faza cât și amplitudinea semnalului general, faza tindând spre cea a semnalului cu un conținut de amplitudine mai mare. La receptor, datorită ortogonalității lor, cele două unde pot fi separate coerent (demodulate). O altă caracteristică cheie este că modulația este o formă de undă cu frecvență scăzută / lățime de bandă mică comparativ cu frecvența purtătoare. Aceasta se numește ipoteză de bandă îngustă.Modulația de fază (PM analogică) și tastarea de schimbare de fază (digital PSK) pot fi văzute ca un caz special al QAM, unde amplitudinea semnalului transmis este constantă, dar faza sa se schimbă. Acest lucru poate fi, de asemenea, extins la modulația de frecvență (FM) și tastarea de schimbare a frecvenței (FSK), deoarece acestea pot fi considerate ca fiind cazuri speciale de modulare de fază.

Acum că știm că mesagerul digital poate fi modulat la RF Carrier prin QPSK și BPSK.De ce nu ne-am putea combina atunci pentru a obține mai multe informații digitale în undă sinusoidală? Adică QAM, care este pe scurt pentru QPSK și AM. În teorie, QAM poate fi modulat cu o schimbare de fază mai mică. Există mai mult de două amplitudini posibile pentru a completa fiecare undă sinusoidală cu mai multe informații. De obicei, aplicația este limitată la cablu, deoarece zgomotul a fost mult atenuat. În mod fundamental, QAM permite semnalelor analogice să transmită în mod eficient informații digitale. De asemenea, oferă operatorilor un mijloc de a transmite mai mulți biți în aceeași perioadă de timp, mărind efectiv lățimea de bandă.

Care sunt avantajele și dezavantajele utilizării QAM?

Utilizarea eficientă a lățimii de bandă este beneficiul major al abaterilor de modulație QAM. Acest lucru se datorează faptului că QAM simbolizează un număr mai mare de biți per operator. De exemplu, 256-QAM mapează 8 biți pe purtător și 16-QAM mapează 4 biți pe purtător. Dezavantajele sunt că procesul de modulare QAM este mai preensibil față de zgomot. Acest lucru se datorează faptului că stările de transmisie sunt foarte apropiate, necesitând un nivel de zgomot mai scăzut. pentru a muta semnalul dintr-un punct în altul.

Modulația amplitudinii în cuadratură poate fi utilizată cu o varietate de formate diferite:

8QAM, 16QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM

Cunoștințe de bază despre modulatorul QAM

Modulatorul QAM urmărește în esență ideea care poate fi văzută din teoria QAM de bază, unde există două semnale purtătoare și defazarea dintre ele este de 90 °. Acestea sunt apoi modulate în amplitudine cu două fluxuri de date numite I sau în fază și Q sau fluxuri de date în cuadratură. Acestea sunt generate în zona de procesare a benzii de bază. Un modulator QAM funcționează ca un traducător, ajutând la traducerea pachetelor digitale într-un semnal analogic pentru a transfera date fără probleme.

Cele două semnale sintetizate sunt adăugate împreună, apoi procesate după cum este necesar în lanțul de semnal RF. De obicei, acestea sunt convertite în frecvență la frecvența finală dorită și amplificate la nevoie.

Este demn de remarcat faptul că, pe măsură ce amplitudinea semnalului se schimbă, orice amplificator RF trebuie să fie liniar pentru a menține integritatea semnalului. Orice neliniaritate va schimba nivelul relativ al semnalului și va schimba diferența de fază, distorsionând astfel semnalul și introducând posibilitatea erorilor de date.

Elementele de bază ale demodulatorului QAM

Demodulatorul QAM este mult inversul modulatorului QAM. Semnalele intră în sistem, sunt împărțite și fiecare parte este aplicată unui mixer. O jumătate are aplicat oscilatorul local în fază, iar cealaltă jumătate are aplicat semnalul oscilatorului în cuadratură.

Modulatorul de bază presupune că cele două semnale de cuadratură rămân exact în cadratură.O cerință suplimentară este de a obține un semnal oscilator local pentru demodulare care este exact pe frecvența necesară pentru semnal. Orice decalaj de frecvență va fi o schimbare în faza semnalului oscilatorului local față de cei doi constituenți purtători dubli ai benzii laterale ale semnalului general.

Sistemul include circuite pentru recuperarea purtătorului, de obicei bucle blocate în fază - unele au chiar bucle interioare și exterioare. Este important să recuperați faza operatorului, altfel va fi afectată rata de eroare pe biți a datelor.

Circuitul prezentat mai sus prezintă circuite comune modulator IQ QAM și demodulator utilizate într-un număr mare de câmpuri diferite. Aceste circuite nu sunt realizate doar din componente discrete, ci sunt mai des utilizate în circuitele integrate care pot oferi un număr mare de funcții.

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje