Čoho sa týka kvadratúrna amplitúdová modulácia (QAM)?

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) je názov série metód digitálnej modulácie a príbuzných metód analógovej modulácie, ktoré sa široko používajú na prenos informácií v moderných telekomunikáciách. Na prenos dvoch analógových správových signálov alebo dvoch digitálnych bitových tokov zmenou (moduláciou) amplitúdy dvoch nosných používa schému digitálnej modulácie Amplitude Shift Keying (ASK) alebo analógovú modulačnú schému Amplitude Modulation (AM). Dva nosiče rovnakej frekvencie sú navzájom 90 ° mimo fázy. Tento stav sa nazýva kvadratúra. Vysielaný signál je generovaný pridaním dvoch nosných vĺn, má určitú amplitúdu vyplývajúcu zo súčtu oboch signálov a fázy, ktorá opäť závisí od súčtu signálov. Táto metóda pomáha zdvojnásobiť efektívnu šírku pásma. QAM sa používa aj s pulzným AM (PAM) v digitálnych systémoch, ako sú bezdrôtové aplikácie.

Ak je upravená amplitúda jedného zo signálov, potom to ovplyvní fázu aj amplitúdu celkového signálu, pričom fáza smeruje k signálu s vyšším obsahom amplitúdy. Na prijímači môžu byť tieto dve vlny vzhľadom na ich ortogonalitu koherentne oddelené (demodulované). Ďalšou kľúčovou vlastnosťou je, že modulácia je tvar vlny s nízkou frekvenciou/nízkou šírkou pásma v porovnaní s nosnou frekvenciou. Toto sa nazýva úzkopásmový predpoklad.Fázovú moduláciu (analógový PM) a kľúčovanie s fázovým posunom (digitálne PSK) možno považovať za špeciálny prípad QAM, kde je amplitúda prenášaného signálu konštantná, ale jeho fáza sa mení. Toto môže byť tiež rozšírené na frekvenčnú moduláciu (FM) a frekvenčné posunovanie (FSK), pretože ich možno považovať za špeciálne prípady fázovej modulácie.

Teraz, keď vieme, že digitálny správca môže byť modulovaný na nosič RF pomocou QPSK a BPSKPrečo by sme to potom nemohli skombinovať, aby sme získali viac digitálnych informácií v sínusovej vlne? Prichádza QAM, čo je skratka pre QPSK & AM. Teoreticky možno QAM modulovať s menším fázovým posunom. Existujú viac ako dve možné amplitúdy na vyplnenie každej sínusovej vlny ďalšími informáciami. Aplikácia je zvyčajne obmedzená na kábel, pretože tam bol hluk výrazne oslabený. V zásade QAM umožňuje analógovým signálom efektívne prenášať digitálne informácie. Poskytuje tiež operátorom spôsob, ako prenášať viac bitov za rovnaké časové obdobie, čím sa účinne zvyšuje šírka pásma.

Aké sú výhody a nevýhody používania QAM?

Efektívne využitie šírky pásma je hlavnou výhodou odchýlok modulácie QAM. Dôvodom je skutočnosť, že QAM symbolizuje väčší počet bitov na nosič. Napríklad 256-QAM mapuje 8 bitov na nosnú a 16-QAM mapuje 4 bity na nosnú. Nevýhody sú v tom, že proces modulácie QAM je voči šumu odolnejší. Dôvodom je, že prenosové stavy sú veľmi blízke a vyžadujú nižšiu hladinu hluku. presunúť signál z jedného bodu do druhého.

Kvadratúrnu amplitúdovú moduláciu je možné použiť s rôznymi formátmi:

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

Základné znalosti modulátora QAM

Modulátor QAM v zásade nadväzuje na myšlienku, ktorú je možné vidieť zo základnej teórie QAM, kde existujú dva nosné signály a fázový posun medzi nimi je 90 °. Potom sú amplitúdovo modulované dvoma dátovými tokmi nazývanými I alebo fázové a Q alebo kvadratúrne dátové toky. Tieto sú generované v oblasti spracovania základného pásma. Modulátor QAM funguje ako prekladač, čo pomáha pri preklade digitálnych paketov do analógového signálu na bezproblémový prenos údajov.

Dva syntetizované signály sa spoja a potom sa podľa potreby spracujú v RF signálovom reťazci. Obvykle sa frekvenčne prevádzajú na požadovanú konečnú frekvenciu a podľa potreby sa zosilňujú.

Stojí za zmienku, že so zmenou amplitúdy signálu musí byť každý RF zosilňovač lineárny, aby sa zachovala integrita signálu. Akákoľvek nelinearita zmení relatívnu úroveň signálu a zmení fázový rozdiel, čím skreslí signál a zavedie možnosť dátových chýb.

Základy demodulátora QAM

Demodulátor QAM je do značnej miery opakom modulátora QAM. Signály vstupujú do systému, rozdeľujú sa a každá strana sa aplikuje na mixér. Jedna polovica má aplikovaný fázový lokálny oscilátor a druhá polovica má aplikovaný signál kvadratúrneho oscilátora.

Základný modulátor predpokladá, že dva kvadratúrne signály zostávajú presne v kvadratúre.Ďalšou požiadavkou je odvodiť signál miestneho oscilátora pre demoduláciu, ktorý je presne na požadovanej frekvencii signálu. Akékoľvek frekvenčné posunutie bude zmenou fázy signálu miestneho oscilátora vzhľadom na dva nosné prvky celkového signálu potlačené dvojitým bočným pásmom.

Systém obsahuje obvody na obnovu nosiča, zvyčajne fázovo uzamknuté slučky-niektoré majú dokonca vnútorné a vonkajšie slučky. Je dôležité obnoviť fázu nosiča, inak bude ovplyvnená bitová chybovosť údajov.

Vyššie uvedený obvod ukazuje bežné obvody modulátora a demodulátora IQ QAM používané vo veľkom počte rôznych polí. Tieto obvody nie sú len vyrobené z diskrétnych komponentov, ale častejšie sa používajú v integrovaných obvodoch, ktoré môžu poskytovať veľké množstvo funkcií.

Zanechajte správu 

zoznam správ