Τι είναι QAM - Quadrature Amplitude Modulation

Επισκόπηση, πληροφορίες και φροντιστήριο για τα βασικά του τι είναι QAM, Quadrature Amplitude Modulation, μια μορφή διαμόρφωσης χρησιμοποιείται για τις αιτήσεις ραδιοεπικοινωνίες.

Quadrature Amplitude Modulation ή QAM είναι μια μορφή διαμόρφωσης η οποία χρησιμοποιείται ευρέως για τη διαμόρφωση σήματα δεδομένων σε ένα φορέα που χρησιμοποιείται για ραδιοεπικοινωνίες. Χρησιμοποιείται ευρέως επειδή προσφέρει πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες μορφές διαμόρφωσης των δεδομένων, όπως PSK, αν και πολλές μορφές διαμόρφωσης των δεδομένων λειτουργεί παράλληλα με το άλλο.

Quadrature Amplitude Modulation, QAM είναι ένα σήμα στην οποία δύο φορείς μετατοπίζεται σε φάση 90 πτυχία διαμορφώνεται και η προκύπτουσα έξοδος αποτελείται από δύο παραλλαγές πλάτους και φάσης. Εν όψει του γεγονότος ότι και οι δύο παραλλαγές πλάτους και φάσης είναι παρόν μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως ένα μίγμα πλάτος και διαμόρφωση φάσεως.

Ένα κίνητρο για τη χρήση των τετραγωνισμού διαμόρφωση εύρους προέρχεται από το γεγονός ότι μια ευθεία διαμόρφωση πλάτους του σήματος, δηλαδή διπλή πλευρικής ζώνης, ακόμη και με έναν φορέα καταστέλλεται καταλαμβάνει διπλάσιο του εύρους ζώνης του σήματος διαμόρφωσης. Αυτό είναι πολύ σπατάλη του διαθέσιμου φάσματος συχνοτήτων. QAM αποκαθιστά την ισορροπία με την τοποθέτηση δύο ανεξάρτητα διπλά σήματα φορέα πλευρικής καταστέλλεται στο ίδιο φάσμα, όπως ένα συνηθισμένο διπλής πλευρικής ζώνης του σήματος κατασταλεί φορέα.

Αναλογική και ψηφιακή QAM

Τετραγωνισμού διαμόρφωση πλάτους, QAM μπορεί να υπάρχουν σε αυτό που μπορεί να ονομαστεί είτε αναλογική ή ψηφιακή μορφή. Οι αναλογικές εκδόσεις του QAM χρησιμοποιούνται συνήθως για να επιτρέψει πολλαπλές αναλογικά σήματα να φέρονται σε ένα μεμονωμένο φορέα. Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται σε PAL και NTSC συστήματα τηλεόρασης, όπου τα διαφορετικά κανάλια που παρέχονται από QAM είναι σε θέση να μεταφέρει τα συστατικά του χρώματος ή χρώματος πληροφορίες. Στο ραδιόφωνο εφαρμογές ένα σύστημα που είναι γνωστό ως C-QUAM χρησιμοποιείται για στερεοφωνικό ραδιόφωνο AM. Εδώ τα διαφορετικά κανάλια ώστε τα δύο κανάλια που απαιτούνται για στερεοφωνικό που θα μεταφερθούν με το ενιαίο φορέα.

Οι ψηφιακές μορφές QAM που συχνά αναφέρεται ως "ποσοστοποιημένα ΟΑΜ» και χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για την επικοινωνία δεδομένων συχνά μέσα σε συστήματα ραδιοεπικοινωνιών. Τα συστήματα ραδιοεπικοινωνιών επικοινωνιών που κυμαίνονται από κυψελοειδή τεχνολογία όπως στην περίπτωση του LTE μέσω ασύρματων συστημάτων, συμπεριλαμβανομένων WiMAX και Wi-Fi 802.11 χρησιμοποιούν μια ποικιλία μορφών QAM, και η χρήση του ΟΑΜ θα αυξηθούν μόνο στον τομέα των ραδιοεπικοινωνιών.

Βασικά Digital / βαθμιδοποιείται QAM

Τετραγωνισμού διαμόρφωση πλάτους, QAM, όταν χρησιμοποιείται για την ψηφιακή μετάδοση για τις εφαρμογές ραδιοεπικοινωνίες είναι σε θέση να μεταφέρει υψηλότερες ταχύτητες δεδομένων από τα συνήθη προγράμματα διαμορφώνονται κατά εύρος και τα συστήματα διαμορφωμένο κατά φάση. Όπως και με διαμόρφωση μετατόπισης φάσης, κλπ, ο αριθμός των σημείων στα οποία το σήμα μπορεί να ξεκουραστεί, δηλαδή ο αριθμός των σημείων του αστερισμού αναγράφεται στην περιγραφή μορφή διαμόρφωσης, π.χ. 16QAM χρησιμοποιεί ένα σημείο 16 αστερισμό.

Όταν χρησιμοποιείτε QAM, τα σημεία αστερισμού είναι συνήθως τοποθετημένα σε ένα τετράγωνο πλέγμα με ίσες κάθετες και οριζόντιες αποστάσεις και ως εκ τούτου οι πιο κοινές μορφές QAM χρησιμοποιήσετε ένα αστερισμό με τον αριθμό των σημείων ίσο με δύναμη του 2 δηλαδή 4, 16, 64 . . . .

Με τη χρήση υψηλότερης μορφές διαμόρφωση τάξης, δηλαδή περισσότερα σημεία στο αστερισμό, είναι δυνατό να μεταδώσει περισσότερα bit ανά σύμβολο. Ωστόσο, τα σημεία είναι πιο κοντά μαζί και είναι επομένως πιο ευαίσθητα στο θόρυβο και τα δεδομένα σφάλματα.

Κανονικά ένας αστερισμός QAM είναι τετράγωνο και, επομένως, οι πιο κοινές μορφές του QAM 16QAM, 64QAM και 256QAM.

Το πλεονέκτημα της μετακίνησης στις υψηλότερες μορφές προκειμένου είναι ότι υπάρχουν περισσότερα σημεία μέσα στον αστερισμό και ως εκ τούτου είναι δυνατό να μεταδώσει περισσότερα bit ανά σύμβολο. Το μειονέκτημα είναι ότι τα σημεία είναι αστερισμός πιο κοντά και επομένως η σύνδεση είναι πιο ευαίσθητα στο θόρυβο. Ως αποτέλεσμα, οι νεότερες εκδόσεις σειρά των QAM χρησιμοποιείται μόνο όταν υπάρχει μια επαρκώς υψηλή αναλογία σήματος προς θόρυβο.

Να παρέχει ένα παράδειγμα του πώς λειτουργεί QAM, το διάγραμμα αστερισμού που ακολουθεί δείχνει τις αξίες που σχετίζονται με τις διαφορετικές καταστάσεις για ένα σήμα 16QAM. Από αυτό μπορεί να φανεί ότι ένα συνεχές ρεύμα δυαδικών ψηφίων μπορεί να ομαδοποιηθούν σε τέσσερα και παριστάνεται ως αλληλουχία.

 

Bit Mapping ακολουθία για ένα σήμα 16QAM

Κανονικά η χαμηλότερη QAM προκειμένου αντιμετωπίζεται είναι 16QAM. Ο λόγος για αυτό είναι η χαμηλότερη σειρά που απαντώνται συνήθως είναι ότι 2QAM είναι το ίδιο με πληκτρολόγηση δυαδικό μετατόπιση φάσης, BPSK, και 4QAM είναι το ίδιο με πληκτρολόγηση τετραγωνικής μετατόπισης φάσης, QPSK.

Επιπλέον 8QAM δεν χρησιμοποιείται ευρέως. Αυτό είναι επειδή η απόδοση ρυθμό σφαλμάτων του 8QAM είναι σχεδόν η ίδια με εκείνη του 16QAM - είναι μόνο περίπου 0.5 dB καλύτερο και το ρυθμό δεδομένων είναι μόνο τα τρία τέταρτα του ότι 16QAM. Αυτό προκύπτει από το ορθογώνιο, παρά τετράγωνο σχήμα του αστερισμού.

QAM πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Αν και QAM εμφανίζεται να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της μετάδοσης για συστήματα ραδιοεπικοινωνιών με τη χρησιμοποίηση των δύο παραλλαγές πλάτους και φάσης, έχει έναν αριθμό μειονεκτημάτων. Το πρώτο είναι ότι είναι πιο ευαίσθητα στο θόρυβο, επειδή οι καταστάσεις είναι πιο κοντά μεταξύ τους έτσι ώστε ένα χαμηλότερο επίπεδο θορύβου είναι απαραίτητη για να κινηθεί το σήμα σε ένα διαφορετικό σημείο απόφασης. Δέκτες για χρήση με τη φάση ή διαμόρφωση συχνότητας και οι δύο σε θέση να χρησιμοποιούν ενισχυτές περιορισμού που είναι σε θέση να αφαιρέσει οποιοδήποτε πλάτος του θορύβου και έτσι να βελτιώσει την εμπιστοσύνη του θορύβου. Αυτή δεν είναι η περίπτωση με QAM.

Ο δεύτερος περιορισμός συνδέεται επίσης με το συστατικό πλάτος του σήματος. Όταν ένα σήμα φάσης ή διαμόρφωση συχνότητας ενισχύεται σε έναν ραδιοπομπό, δεν υπάρχει καμία ανάγκη να χρησιμοποιούν γραμμική ενισχυτές, ενώ κατά τη χρήση QAM που περιέχει ένα συστατικό πλάτος, γραμμικότητα πρέπει να διατηρηθεί. Δυστυχώς οι γραμμικοί ενισχυτές είναι λιγότερο αποτελεσματικοί και καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια, και αυτό τους καθιστά λιγότερο ελκυστική για τις κινητές εφαρμογές.

QAM vs άλλες μορφές διαμόρφωσης

Δεδομένου ότι υπάρχουν πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της χρήσης QAM είναι απαραίτητο να συγκριθούν QAM με άλλους τρόπους, πριν τη λήψη μιας απόφασης σχετικά με το βέλτιστο τρόπο λειτουργίας. Μερικά συστήματα ραδιοεπικοινωνιών αλλάζει δυναμικά το σχήμα διαμόρφωσης εξαρτάται από τις συνθήκες και τις απαιτήσεις σύνδεσμο - στάθμη του σήματος, του θορύβου, ρυθμό δεδομένων, κ.λπ.

Ο παρακάτω πίνακας συγκρίνει διάφορες μορφές διαμόρφωσης:

Περίληψη των τύπων διαμόρφωσης με χωρητικότητες δεδομένων
Διαμόρφωση bit ανά σύμβολο Περιθώριο περιθωρίου σφάλματος
ΟΚ 1 1/2 0.5 Χαμηλή
BPSK 1 1 1 Μεσαίο
QPSK 2 1 / √2 0.71 Μεσαίο
16 QAM 4 √2 / 6 0.23 Υψηλή

64QAM 6 √2 / 14 0.1 Υψηλή

Τυπικά έχει βρεθεί ότι, εάν τα ποσοστά παραπάνω στοιχεία εκείνα που μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας 8-PSK που απαιτείται, είναι πιο σύνηθες να χρησιμοποιούν τετραγωνισμού διαμόρφωση πλάτους. Αυτό είναι επειδή έχει μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ γειτονικών σημείων στο Ι - αεροπλάνο Q και αυτό βελτιώνει την ανοσία θορύβου. Ως αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί το ίδιο ρυθμό δεδομένων σε ένα χαμηλότερο επίπεδο σήματος.

Ωστόσο, τα σημεία δεν είναι πλέον το ίδιο πλάτος. Αυτό σημαίνει ότι ο αποδιαμορφωτής πρέπει να ανιχνεύσει τόσο φάσης και του πλάτους. Επίσης, το γεγονός ότι το πλάτος μεταβάλλεται σημαίνει ότι ένα γραμμικό ενισχυτή si απαιτούνται για την ενίσχυση του σήματος.

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων