Wat is QAM - Quadrature Amplitude Modulation

Overzicht, informatie en uitleg over de basis van wat is QAM, Quadrature Amplitude Modulation, een vorm van modulatie wordt gebruikt voor radiocommunicatie toepassingen.

Quadrature Amplitude Modulation of QAM is een vorm van modulatie die wijd voor het moduleren datasignalen op een drager voor radiocommunicatie. Het wordt veel gebruikt omdat het voordelen boven andere vormen van gegevensmodulatie zoals PSK, hoewel veel vormen van gegevensmodulatie naast elkaar functioneren.

Quadrature Amplitude Modulation, een QAM-signaal waarbij twee dragers in fase verschoven 90 graden worden gemoduleerd en de verkregen uitvoer bestaat uit zowel amplitude en fase variaties. Gezien het feit dat zowel de amplitude- en fase variaties aanwezig zijn kunnen ook worden beschouwd als een mengsel van amplitude- en fasemodulatie.

Een motivatie voor het gebruik van kwadratuur amplitudemodulatie komt van het feit dat een rechte amplitude gemoduleerd signaal, dat wil zeggen dubbel zijband zelfs met onderdrukte draaggolf gebruikt tweemaal de bandbreedte van het modulatiesignaal. Dit is een grote verspilling van het beschikbare frequentiespectrum. QAM herstelt het evenwicht door het plaatsen van twee onafhankelijke dubbele zijband onderdrukt vervoerder signalen in hetzelfde spectrum als een gewone dubbele zijband Onderdrukte carrier signaal.

Analoge en digitale QAM

Quadrature amplitudemodulatie, kan QAM bestaan ​​welke kan hetzij analoge of digitale vorm worden genoemd. De analoge versies van QAM worden doorgaans gebruikt om meerdere analoge signalen worden uitgevoerd op een enkele drager. Zo wordt het gebruikt in PAL en NTSC televisiesystemen, waarbij de verschillende kanalen door QAM mogelijk maakt de componenten van chroma of kleurinformatie dragen. In radio-toepassingen een systeem dat bekend staat als C-QUAM wordt gebruikt voor de AM-stereo radio. Hier worden de verschillende kanalen mogelijk beide kanalen vereist stereo vervoerd op de enkele drager.

Digitale formaten QAM worden vaak aangeduid als "gekwantiseerd QAM" en worden steeds meer gebruikt voor datacommunicatie vaak in radiocommunicatiesystemen. Radiocommunicatiesystemen variërend van cellulaire technologie bij LTE via draadloze systemen zoals WiMAX en Wi-Fi 802.11 gebruiken diverse vormen van QAM, en het gebruik van QAM zal alleen maar toenemen binnen het gebied van de radiocommunicatie.

Digital / gekwantiseerde QAM basics

Quadrature amplitudemodulatie, QAM, indien gebruikt voor digitale transmissie voor radiocommunicatie toepassingen kunnen hogere datasnelheden dan gewone amplitude gemoduleerd en regelingen fasegemoduleerd dragen. Zoals bij phase shift keying, etc, wordt het aantal punten waar het signaal kan rusten, dat wil zeggen het aantal punten van de constellatie die in het modulatieformaat beschrijving, bijv 16QAM gebruikt een 16 punt constellatie.

Bij gebruik van QAM, worden de constellatiepunten gewoonlijk gerangschikt in een vierkant rooster met gelijke verticale en horizontale afstand en daardoor de meest voorkomende vormen van QAM gebruik een constellatie met het aantal punten gelijk aan een macht van 2 ie 4, 16, 64 . . . .

Door hogere orde modulatieformaten, dus meer punten op de constellatie, is het mogelijk om meer bits per symbool verzenden. Maar de punten dichter bij elkaar en zijn daardoor gevoeliger voor ruis en gegevensfouten.

Normaal gezien wordt een QAM constellatie is vierkant en daarom de meest voorkomende vormen van QAM 16QAM, 64QAM en 256QAM.

Het voordeel van het verplaatsen van de hogere orde formaten is dat er meer punten in de constellatie en daarom is het mogelijk om meer bits per symbool verzenden. Het nadeel is dat de samenstel punten dichter bij elkaar en daarom de koppeling gevoeliger voor ruis. Hierdoor worden hogere orde versies van QAM alleen gebruikt als er een voldoende hoge signaal-ruisverhouding.

Om een ​​voorbeeld van hoe QAM opereert bieden, de constellatie diagram hieronder toont de waarden in verband met de verschillende staten voor een 16QAM signaal. Hieruit blijkt dat een continue bitstroom worden gegroepeerd in handen en voeten en weergegeven als een reeks.

 

Bitopeenvolging mapping voor een 16QAM signaal

Normaal gesproken is de laagste orde QAM tegengekomen is 16QAM. De reden hiervoor is de laagste orde gewoonlijk ondervonden is dat 2QAM gelijk is binary phase shift keying, BPSK, en 4QAM is hetzelfde als kwadratuur phase shift keying, QPSK.

Daarnaast 8QAM wordt niet op grote schaal gebruikt. Dit komt omdat error-rate prestaties van 8QAM is bijna hetzelfde als die van 16QAM - het is slechts ongeveer 0.5 dB beter en de datasnelheid alleen driekwart van die 16QAM. Dit vloeit voort uit de rechthoekige, vierkante vorm in plaats van de constellatie.

QAM en nadelen

Hoewel QAM lijkt de doelmatigheid van overdracht van draadloze communicatiesystemen te verhogen door gebruik zowel amplitude- en fasevariaties, heeft een aantal nadelen. De eerste is dat het meer gevoelig voor ruis, omdat de toestanden dichter bij elkaar, zodat een lager geluidsniveau is noodzakelijk om het signaal naar een andere beslissingspunt. Ontvangers voor gebruik met fase of frequentiemodulatie kunnen beide gebruik beperken versterkers die kunnen eventuele ruis amplitude lawaai afhankelijkheid heffen en daardoor verbeteren. Dit is niet het geval bij QAM.

De tweede beperking is ook geassocieerd met de amplitude component van het signaal. Wanneer een fase of frequentie gemoduleerde signaal wordt versterkt in een radiozender, hoeft lineaire versterkers, terwijl bij gebruik van QAM dat een amplitude component, lineariteit moet worden gehandhaafd. Helaas lineaire versterkers zijn minder efficiënt en verbruiken meer stroom, en dit maakt ze minder aantrekkelijk voor mobiele toepassingen.

QAM vs andere modulatieformaten

Want er zijn voor-en nadelen van het gebruik van QAM is het noodzakelijk om QAM met andere vervoerswijzen te vergelijken alvorens een beslissing te nemen over de optimale modus. Sommige radio-communicatie-systemen dynamisch wijzigen van de modulatie regeling afhankelijk van de link voorwaarden en eisen - signaal niveau, ruis, datasnelheid nodig, etc.

De onderstaande tabel vergelijkt verschillende vormen van modulatie:

Samenvatting typen modulatie met gegevenscapaciteit
Modulatie Bits per symbool Foutmarge Complexiteit
OOK 1 1/2 0.5 Laag
BPSK 1 1 1 Gemiddeld
QPSK 2 1 / √2 0.71 Gemiddeld
16 QAM 4 √2 / 6 0.23 Hoog

64QAM 6 √2 / 14 0.1 Hoog

Typisch is gevonden dat indien datasnelheden boven die welke worden bereikt met behulp 8-PSK vereist, is het gebruikelijk om kwadratuur amplitude modulatie. Dit is omdat het een grotere afstand tussen aangrenzende punten in de I - Q vlak en dit verbetert de ruisimmuniteit. Daardoor dezelfde datasnelheid op een lager signaalniveau te bereiken.

Maar de punten niet meer dezelfde amplitude. Dit betekent dat de demodulator zowel fase en amplitude moeten detecteren. Ook het feit dat de amplitude varieert betekent dat een lineaire versterker si nodig om het signaal te versterken.

Laat een bericht achter 

Message List