Johdanto
Muiden modulaatiomenetelmien tapaan QAM välittää tietoa kantoaallon tiettyjen parametrien muutoksen kautta. QAM:ssa datasignaalia edustavat kahden ortogonaalisen kantoaallon amplitudivaihtelut. Ortogonaalisen amplitudimodulaation signaalin aaltomuoto on esitetty kuvassa 1.
Kuva 1 ortogonaalisen amplitudimodulaation signaalin aaltomuoto
Analogisen signaalin vaihemodulaation ja digitaalisen signaalin PSK:n voidaan katsoa olevan sama, vain vaiheenmuutosmodulaation erityinen ortogonaalinen amplitudi. Siten analogisen signaalin taajuusmodulaatiota ja digitaalista signaalia FSK voidaan pitää myös QAM:n erikoistapauksena, koska ne ovat olennaisesti vaihemodulaatiota. Pääasiassa keskustellaan digitaalisen signaalin QAM:sta, vaikka analogisen signaalin QAM:lla on myös monia sovelluksia, kuten NTSC- ja PAL-pohjaiset televisiojärjestelmät käyttävät ortogonaalisia kantoaaltoja eri värikomponenttien välittämiseen.
QAM-lähetyssignaalijoukko
Muiden digitaalisten modulaatioiden tapaan QAM-lähetyssignaalijoukko voidaan esittää helposti konstellaatiokaaviolla. Konstellaatiokartta vastaa lähetetyn signaalin signaalia. Ortogonaalisen amplitudimodulaation lähetyssignaalijoukon koko on N, jota kutsutaan nimellä N-QAM. Yleisissä QAM-lomakkeissa on 16-QAM, 64-QAM, 256-QAM jne.
Muu
Kun vaadittu tiedonsiirtonopeus on korkea, käytetään yleensä QAM-modulaatiomenetelmää. Koska QAM:n tähdistöpiste on hajautetumpi kuin PSK:n konstellaatiopiste, konstellaatiopisteiden välinen etäisyys on vielä suurempi, joten se voi tarjota paremman lähetyssuorituskyvyn. QAM-konstellaation suuruus ei kuitenkaan ole täsmälleen sama, joten sen demodulaattorin on tunnistettava vaihe ja amplitudi oikein, toisin kuin PSK-demodulaation tarvitsee havaita vain vaihe, mikä lisää QAM-demodulaattorin monimutkaisuutta.
Digitaalinen viestintä käyttää usein virhesuhdetta (mukaan lukien väärä symbolinopeus ja minun bittivirhesuhde) ja signaali-kohinasuhdetta modulaation ja demodulaation suorituskyvyn mittaamiseen. Alla on annettu AWGN-kanavan virhesuhteen ilmaisu:
m = konstellaatiopisteiden lukumäärä
EB = keskimääräinen bittienergia
es = keskimääräinen symbolienergia =
N0 = kohinan tehon spektritiheys
PB = virheen bittinopeus
PBC = per ortogonaalinen aalto Virheellinen bittinopeus
ps = virhesymboli
PSC = kunkin ortogonaalisen kantoaallon etäinen nopeusarvo
Suorakulmainen Qam (Rectangular QAM) Suorakulmainen ruudukkokokoonpano. Koska suorakulmaisen QAM-signaalin välinen vähimmäisetäisyys ei ole suurin samasta energiasta, sen virhesuhteen suorituskyky ei ole optimaalinen. Kuitenkin, kun otetaan huomioon suorakaiteen muotoisen QAM:n superpositio, joka vastaa pulssiamplitudimodulaatiota (PAM) kahdella ortogonaalisella aallolla, suorakaiteen muotoisen QAM:n modulaatiodemodulaatio on suhteellisen yksinkertainen. Jäljempänä kuvattu ei-suorakulmainen QAM voi saavuttaa hieman bittivirheen suorituskyvyn, mutta palkkakustannusta on vaikea moduloida ja demoduloida.
Varhaisin suorakaiteen muotoinen QAM on yleensä 16-QAM. Syy on hyvin helppo havaita, että 2-QAM ja 4-QAM ovat itse asiassa binaarista vaihesiirtoavainnointia (BPSK) ja ortogonaalista vaihesiirtoavainnusta (QPSK), ja 8-QAM:ssa on yksi bitti yhdestä bitistä. Kahdelle kantoaalolle 8 -PSK on paljon helpompi, joten 8-qamia käytetään harvoin.
Konstellaatiokaavio edustaa
Muiden digitaalisten modulaatiomenetelmien tapaan QAM-lähetetty signaalijoukko voidaan esittää kätevästi konstellaatiokartalla, jokainen konstellaatiopiste vastaa vähän lähetettyä signaalijoukkoa.
Konstellaatiopiste käyttää usein vaaka- ja pystysuunnassa neliömäistä verkkoa, ja tietysti on muitakin määritysmenetelmiä.
Data käyttää usein binäärilukua digitaalisessa viestinnässä, ja konstellaatiopisteiden lukumäärä on yleensä 2 tehoa.
Mitä enemmän konstellaatiopisteitä, sitä suurempi määrä tietoa voidaan lähettää. Jos konstellaatiopistettä kuitenkin kasvatetaan, jos tähdistön keskimääräinen energia pysyy muuttumattomana, konstellaatiopisteiden välinen etäisyys pienenee, jolloin bittivirhesuhde kasvaa. Siksi korkean asteen konstellaation luotettavuus on huonompi kuin matalan kertaluvun.
Ota käyttöön QAM-modulaatiotekniikka, kanavan kaistanleveys on vähintään yhtä suuri kuin symbolinopeus. Ajastetun palauttamiseksi tarvitaan lisää kaistanleveyttä, joka yleensä kasvaa noin 15 %.
Edut ja haitat
Muihin modulaatiotekniikoihin verrattuna QAM-koodauksen etuna on riittävä kaistanleveyden käyttö ja vahva kohinanestokyky.
Suurin ongelma ADSL:n QAM-modulaatiotekniikassa on kuitenkin se, kuinka sopeutua eri puhelinlinjojen suuriin suorituskykyeroihin. Ihanteellisempien työominaisuuksien saavuttamiseksi QAM-vastaanotin vaatii dekoodaamiseen yhden ja tulosignaalin, jolla on sama spektri ja vastaavat lähettäjän ominaisuudet, QAM-vastaanotin käyttää adaptiivista taajuuskorjainta kompensoimaan lähetysprosessin aikana syntyviä vääristymiä, joten QAM ADSL -järjestelmän monimutkaisuus johtuu sen mukautuvasta taajuuskorjaimesta.