QAM-modulatsioon edastab kahte analoogsõnumisignaali või kahte digitaalset bitivoogu, muutes (moduleerides) kahe kandelaine amplituudi, kasutades ASK- või analoog-AM-digitaalmodulatsiooniskeemi.
Tööpõhimõte
Kaks sama sagedusega kandelainet, tavaliselt sinusoidid, on üksteisega 90° võrra faasist väljas ja seega nimetatakse neid kvadratuurkandjateks või kvadratuurkomponentideks – sellest ka ahela nimi. Moduleeritud lained summeeritakse ja lõplik lainekuju on kombinatsioon nii faasinihkest (PSK) kui ka amplituudinihkest (ASK) või analoogjuhtudel faasimodulatsioonist (PM) ja amplituudmodulatsioonist.
Nagu kõik modulatsiooniskeemid, edastab QAM andmeid, muutes vastuseks andmesignaalile kandelaine signaali mõnda aspekti (tavaliselt siinuslainet). Digitaalse QAM-i puhul kasutatakse mitmefaasilisi ja mitme amplituudi näidiseid. Phase shift keying (PSK) on QAM-i lihtsam vorm, mille puhul kandja amplituud on konstantne ja ainult faasinihked.
Väände korralQAM-edastus, kandelaine on kahe sama sagedusega siinuslaine kogum, mis on üksteisest 90° faasis (kvadratuuris). Neid nimetatakse sageli "I" või faasikomponendiks, samuti "Q" või kvadratuurkomponendiks. Iga komponendi laine on amplituudmoduleeritud, mis tähendab, et selle amplituudi muudetakse nii, et see esindaks andmeid, mis tuleb üle kanda, enne kui neid saab omavahel kombineerida.
Rakendus
Ülaloleval fotol olev pealdis otsuse piirid tähistab pinna piiri (või sõna otseses mõttes otsuse piiri).
QAM (kvadratuurne amplituudmodulatsioon) on laialdaselt kasutusel modulatsiooniskeemina digitaalsetes telekommunikatsioonisüsteemides, nagu 802.11 Wi-Fi standardid. QAM-iga saab saavutada meelevaldselt kõrge spektraalse efektiivsuse, määrates sobiva tähtkuju suuruse, mida piiravad ainult müratase ja lingi lineaarsus.
QAM-modulatsiooni kasutatakse kiudoptilistes süsteemides, kui bitikiirus suureneb. QAM16 ja QAM64 saab optiliselt emuleerida 3-kanalilise interferomeetriga.
Digita altehnoloogia
Digitaalses QAM-is koosneb iga komponentlaine konstantse amplituudi valimitest, millest igaüks võtab enda alla ühe ajaintervalli, ja amplituud on kvantiseeritud, piirdudes ühega piiratud arvust tasemetest, mis esindavad üht või mitut kahendnumbrit (bitti). digitaalne natuke. Analoog-QAM-is muutub siinuslaine iga komponendi amplituud pidev altõigeaegselt analoogsignaaliga.
Faasimodulatsiooni (analoog PM) ja võtmeid (digitaalne PSK) võib käsitleda QAM-i erijuhtudena, kus moduleeriva signaali suurus on konstantne, kusjuures muutub ainult faas. Kvadratuurmodulatsiooni saab laiendada ka sagedusmodulatsioonile (FM) ja võtmetele (FSK), kuna neid võib pidada selle alamliikideks.
Nagu paljude digitaalsete modulatsiooniskeemide puhul, on tähtkuju diagramm QAM-i jaoks kasulik. QAM-is on konstellatsioonipunktid tavaliselt paigutatud ruudukujuliseks ruudustikuks võrdse vertikaalse ja horisontaalse vahega, kuigi võimalikud on ka muud konfiguratsioonid (nt Cross-QAM). Kuna digitaalses telekommunikatsioonis on andmed tavaliselt binaarsed, on ruudustiku punktide arv tavaliselt 2 (2, 4, 8, …).
Kuna QAM on tavaliselt ruudukujuline, on mõned neist haruldased – kõige levinumad kujundid on 16-QAM, 64-QAM ja 256-QAM. Kõrgemat järku konstellatsiooni liikudes saab sümboli kohta edastada rohkem bitte. Kui aga tähtkuju keskmine energia jääb samaks (õiglase võrdluse tegemisel), peaksid punktid olema üksteisele lähemal ja seetõttu vastuvõtlikumad mürale ja muule riknemisele.
Selle tulemuseks on suurem bitivea määr ja seetõttu võib kõrgema järgu QAM konstellatsiooni konstellatsiooni keskmise energia puhul anda rohkem andmeid vähem usaldusväärselt kui madalamat järku QAM. Kõrgema järgu QAM-i kasutamine ilma biti veamäära suurendamata nõuab kõrgematsignaali-müra suhe (SNR) signaali energia suurendamise, müra vähendamise või mõlema kaudu.
Tehnilised abivahendid
Kui nõutakse 8-PSK pakutavast suuremat andmeedastuskiirust, on tavalisem minna üle QAM-ile, kuna see saavutab I-Q tasapinna külgnevate punktide vahel suurema vahemaa, jaotades punktid ühtlasem alt. Komplitseeriv tegur on see, et punktidel ei ole enam sama amplituudi ja seega peab demodulaator nüüd õigesti tuvastama nii faasi kui ka amplituudi, mitte ainult faasi.
Televisioon
64-QAM ja 256-QAM kasutatakse sageli digitaalsetes kaabeltelevisiooni- ja kaabelmodemites. Ameerika Ühendriikides on 64-QAM ja 256-QAM lubatud digitaalkaabli modulatsiooniskeemid, mis on SCTE poolt standarditud ANSI/SCTE 07 2013 standardis. Pange tähele, et paljud turundajad nimetavad neid QAM-64 ja QAM-256. Ühendkuningriigi modulatsiooni QAM-64 kasutatakse maapealse digita altelevisiooni jaoks (Freeview) ja 256-QAM-i kasutatakse Freeview-HD jaoks.
Väga kõrge spektraalse efektiivsuse saavutamiseks loodud kommunikatsioonisüsteemid kasutavad selles seerias tavaliselt väga tihedaid sagedusi. Näiteks praegused Powerplug AV2 500-Mbit Etherneti seadmed kasutavad 1024-QAM ja 4096-QAM seadmeid, aga ka tulevasi seadmeid, mis kasutavad ITU-T G.hn standardit olemasoleva kodujuhtmestikuga ühendamiseks.(koaksiaalkaabel, telefoniliinid ja elektriliinid); 4096-QAM pakub 12 bitti sümboli kohta.
Teine näide on ADSL-tehnoloogia keerdpaarvase jaoks, mille tähtkuju suurus ulatub 32768-QAM-ni (ADSL-i terminoloogias nimetatakse seda bittide laadimiseks või bitti tooni kohta, 32768-QAM võrdub 15 bitiga tooni kohta).
Ülisuure ribalaiusega suletud ahelaga süsteemid kasutavad ka 1024-QAM-i. Kasutades 1024-QAM-i, adaptiivset kodeerimist ja modulatsiooni (ACM) ja XPIC-d, saavad tootjad saavutada gigabitise võimsuse ühes 56 MHz kanalis.
SDR-vastuvõtjas
On teada, et 8-QAM ringsagedus on optimaalne 8-QAM modulatsioon selles mõttes, et antud minimaalse eukleidilise vahemaa jaoks on vaja väikseimat keskmist võimsust. 16-QAM sagedus ei ole optimaalne, kuigi optimaalset saab luua samamoodi nagu 8-QAM. Neid sagedusi kasutatakse sageli SDR-vastuvõtja häälestamisel. Teisi sagedusi saab uuesti luua, manipuleerides sarnaste (või sarnaste) sagedustega. Neid omadusi kasutatakse aktiivselt kaasaegsetes SDR-vastuvõtjates ja transiiverites, ruuterites ja ruuterites.
