Waar verwijst kwadratuuramplitudemodulatie (QAM) naar?

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) is de naam van een reeks digitale modulatiemethoden en verwante analoge modulatiemethoden die veel worden gebruikt om informatie in moderne telecommunicatie te verzenden. Het gebruikt Amplitude Shift Keying (ASK) digitaal modulatieschema of Amplitude Modulation (AM) analoog modulatieschema om twee analoge berichtsignalen of twee digitale bitstromen te verzenden door de amplitude van twee draaggolven te veranderen (moduleren). Twee draaggolven met dezelfde frequentie zijn 90° uit fase ten opzichte van elkaar. Deze voorwaarde wordt kwadratuur genoemd. Het verzonden signaal wordt gegenereerd door twee draaggolven toe te voegen, heeft een bepaalde amplitude als gevolg van de som van beide signalen en een fase die weer afhankelijk is van de som van de signalen. Deze methode helpt om de effectieve bandbreedte te verdubbelen. QAM wordt ook gebruikt met puls AM (PAM) in digitale systemen zoals draadloze toepassingen.

Als de amplitude van een van de signalen wordt aangepast, heeft dit invloed op zowel de fase als de amplitude van het totale signaal, waarbij de fase neigt naar die van het signaal met de hogere amplitude-inhoud. Bij de ontvanger kunnen de twee golven vanwege hun orthogonaliteit coherent worden gescheiden (gedemoduleerd). Een ander belangrijk kenmerk is dat de modulatie een golfvorm met een lage frequentie/lage bandbreedte is in vergelijking met de draaggolffrequentie. Dit wordt de smalbandaanname genoemd.Fasemodulatie (analoge PM) en faseverschuivingssleuteling (digitale PSK) kunnen worden gezien als een speciaal geval van QAM, waarbij de amplitude van het verzonden signaal constant is, maar de fase verandert. Dit kan ook worden uitgebreid tot frequentiemodulatie (FM) en frequency shift keying (FSK), aangezien deze kunnen worden beschouwd als speciale gevallen van fasemodulatie.

Nu we weten dat de digitale boodschapper kan worden gemoduleerd naar de RF-draaggolf door QPSK en BPSK.Waarom konden we dan niet combineren om meer digitale informatie in de sinusgolf te krijgen? Dat komt QAM, wat een afkorting is voor QPSK & AM. In theorie kan QAM worden gemoduleerd met een kleinere faseverschuiving. Er zijn meer dan twee mogelijke amplitudes om elke sinusgolf met meer informatie in te vullen. Gewoonlijk is de toepassing beperkt tot de kabel, omdat de ruis daar sterk is gedempt. In wezen stelt QAM analoge signalen in staat om digitale informatie effectief over te dragen. Het biedt operators ook een middel om meer bits in dezelfde tijdsperiode te verzenden, waardoor de bandbreedte effectief wordt vergroot.

Wat zijn de voor- en nadelen van het gebruik van QAM?

Efficiënt gebruik van bandbreedte is het grote voordeel van QAM-modulatieafwijkingen. Dit komt door het feit dat QAM een groter aantal bits per draaggolf symboliseert. 256-QAM brengt bijvoorbeeld 8 bits per draaggolf in kaart en 16-QAM brengt 4 bits per draaggolf in kaart. Nadelen zijn dat het QAM-modulatieproces meer begrip heeft voor de ruis. Dit komt omdat de transmissietoestanden erg dichtbij zijn, waardoor een lager ruisniveau nodig is om het signaal van het ene punt naar het andere te verplaatsen.

Kwadratuuramplitudemodulatie kan met verschillende formaten worden gebruikt:

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

Basiskennis van QAM-modulator

De QAM-modulator volgt in essentie het idee dat kan worden afgeleid uit de basis-QAM-theorie, waar er twee draaggolfsignalen zijn en de faseverschuiving ertussen 90° is. Ze worden vervolgens in amplitude gemoduleerd met twee gegevensstromen, I of in-fase en Q of kwadratuurgegevensstromen genoemd. Deze worden gegenereerd in het verwerkingsgebied van de basisband. Een QAM-modulator werkt als een vertaler en helpt digitale pakketten om te zetten in een analoog signaal om gegevens naadloos over te dragen.

De twee gesynthetiseerde signalen worden bij elkaar opgeteld en vervolgens naar behoefte verwerkt in de RF-signaalketen. Ze worden meestal in frequentie omgezet naar de gewenste eindfrequentie en indien nodig versterkt.

Het is vermeldenswaard dat wanneer de signaalamplitude verandert, elke RF-versterker lineair moet zijn om de signaalintegriteit te behouden. Elke niet-lineariteit verandert het relatieve niveau van het signaal en verandert het faseverschil, waardoor het signaal wordt vervormd en de mogelijkheid van gegevensfouten wordt geïntroduceerd.

Basisprincipes van de QAM-demodulator

De QAM-demodulator is eigenlijk het tegenovergestelde van de QAM-modulator. De signalen komen het systeem binnen, worden gesplitst en elke kant wordt op een mixer gelegd. Op de ene helft wordt het in-fase lokale oscillatorsignaal toegepast en op de andere helft het kwadratuuroscillatorsignaal.

De basismodulator gaat ervan uit dat de twee kwadratuursignalen exact in kwadratuur blijven.Een verdere vereiste is om voor de demodulatie een lokaal oscillatorsignaal af te leiden dat precies op de gewenste frequentie voor het signaal ligt. Elke frequentieverschuiving is een verandering in de fase van het lokale oscillatorsignaal ten opzichte van de twee dubbele zijband-onderdrukte draaggolfbestanddelen van het totale signaal.

Het systeem bevat circuits voor draaggolfherstel, meestal fasevergrendelde lussen - sommige hebben zelfs binnen- en buitenlussen. Het is belangrijk om de fase van de draaggolf te herstellen, anders wordt de bitfoutfrequentie van de gegevens beïnvloed.

Het hierboven getoonde circuit toont algemene IQ QAM-modulator- en demodulatorcircuits die in een groot aantal verschillende velden worden gebruikt. Deze circuits zijn niet alleen gemaakt van discrete componenten, maar worden vaker gebruikt in geïntegreerde circuits die een groot aantal functies kunnen bieden.

Laat een bericht achter 

Message List