Quadrature Amplitude Modulation - QAM là gì

Tổng quan, thông tin và hướng dẫn về các vấn đề cơ bản của những gì là QAM, Quadrature Amplitude Modulation, một hình thức điều chế sử dụng cho các ứng dụng thông tin liên lạc vô tuyến.

Quadrature Amplitude Modulation hoặc QAM là một hình thức điều chế được sử dụng rộng rãi để điều chế tín hiệu dữ liệu trên một tàu sân bay sử dụng cho thông tin vô tuyến. Nó được sử dụng rộng rãi bởi vì nó có những ưu điểm so với các dạng khác của điều chế dữ liệu như PSK, mặc dù rất nhiều hình thức điều chế dữ liệu hoạt động cùng với nhau.

Quadrature Amplitude Modulation, QAM là một tín hiệu trong đó hai hãng chuyển trong giai đoạn bởi 90 độ được điều chế và các đầu ra kết quả bao gồm cả biên độ và giai đoạn biến thể. Theo quan điểm của một thực tế rằng cả biên độ và giai đoạn biến thể là hiện nay nó cũng có thể được coi như là một hỗn hợp của biên độ và điều chế pha.

Một động lực cho việc sử dụng điều chế biên độ cầu phương xuất phát từ thực tế là một điều chế biên độ tín hiệu thẳng, tức là biên kép ngay cả với một nhà cung cấp dịch đàn áp chiếm gấp đôi băng thông của tín hiệu điều chế. Điều này là rất lãng phí của phổ tần số có sẵn. QAM khôi phục sự cân bằng bằng cách đặt hai đôi sideband đàn áp các tín hiệu mang độc lập trong quang phổ giống như một biên kép tín hiệu sóng mang supressed bình thường.

Analogue và kỹ thuật số QAM

Quadrature biên độ điều chế, QAM có thể tồn tại trong những gì có thể được gọi là một trong hai định dạng tương tự hoặc kỹ thuật số. Các phiên bản tương tự của QAM thường được sử dụng để cho phép nhiều tín hiệu tương tự được thực hiện trên một tàu sân bay duy nhất. Ví dụ như nó được sử dụng trong hệ PAL và NTSC hệ thống truyền hình, nơi các kênh khác nhau được cung cấp bởi QAM cho phép nó để thực hiện các thành phần của sắc màu hay thông tin. Trong các ứng dụng phát thanh một hệ thống được gọi là C-Quam được sử dụng cho các đài phát thanh AM stereo. Ở đây, các kênh truyền hình khác nhau cho phép hai kênh cần thiết cho âm thanh stereo để được tiến hành trên các tàu sân bay duy nhất.

Định dạng kỹ thuật số của QAM thường được gọi là "lượng tử hóa QAM" và họ đang ngày càng được sử dụng để truyền dữ liệu thường xuyên trong hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến. Hệ thống thông tin vô tuyến khác nhau, từ công nghệ tế bào như trong trường hợp của LTE thông qua các hệ thống không dây bao gồm WiMAX, và Wi-Fi 802.11 sử dụng một loạt các hình thức QAM, và việc sử dụng QAM sẽ chỉ tăng trong lĩnh vực thông tin liên lạc vô tuyến.

Kỹ thuật số / lượng tử cơ bản QAM

Quadrature biên độ điều chế, QAM, khi được sử dụng cho truyền dẫn số cho các ứng dụng thông tin liên lạc vô tuyến có thể mang theo tốc độ dữ liệu cao hơn so với phương án điều chế biên độ bình thường và đề án giai đoạn điều chế. Như với giai đoạn chuyển keying, vv, số lượng các điểm mà tại đó các tín hiệu có thể nghỉ ngơi, tức là số lượng điểm trên chòm sao được chỉ định trong điều chế mô tả định dạng, ví dụ như 16QAM sử dụng một chòm sao điểm 16.

Khi sử dụng QAM, các điểm chòm sao thường được sắp xếp trong một lưới vuông với bằng khoảng cách thẳng đứng và nằm ngang và kết quả là hình thức phổ biến nhất của QAM sử dụng một chòm sao với số điểm tương đương với một sức mạnh của 2 tức 4, 16, 64 . . . .

Bằng cách sử dụng định dạng điều chế bậc cao hơn, tức là hơn điểm trên chòm sao, nó có thể truyền tải nhiều bit mỗi biểu tượng. Tuy nhiên những điểm này là gần gũi với nhau và do đó họ dễ bị tiếng ồn và dữ liệu lỗi.

Thông thường một chòm sao QAM là hình vuông và do đó các hình thức phổ biến nhất của QAM 16QAM, 64QAM và 256QAM.

Lợi thế của việc chuyển sang các định dạng bậc cao hơn là có rất nhiều điểm hơn trong chòm sao và do đó nó có thể truyền tải nhiều bit mỗi biểu tượng. Nhược điểm là các điểm chòm sao này là gần gũi với nhau và do đó liên kết là nhạy cảm hơn với tiếng ồn. Kết quả là, các phiên bản bậc cao của QAM chỉ được sử dụng khi có một tín hiệu đủ cao để tỷ lệ tiếng ồn.

Để cung cấp một ví dụ về cách QAM hoạt động, sơ đồ chòm sao dưới đây cho thấy các giá trị liên quan đến các tiểu bang khác nhau cho một tín hiệu 16QAM. Từ đó có thể thấy rằng một dòng bit liên tục có thể được nhóm lại thành bốn chân và biểu diễn như là một chuỗi.

 

Bit lập bản đồ trình tự cho một tín hiệu 16QAM

Thông thường các QAM để thấp nhất gặp phải là 16QAM. Lý do cho điều này là thứ tự thấp nhất thường gặp phải là 2QAM là giống như nhị phân giai đoạn-shift keying, BPSK, và 4QAM cũng giống như phương giai đoạn-shift keying, QPSK.

Ngoài ra 8QAM không được sử dụng rộng rãi. Điều này là do hiệu suất lỗi tỷ lệ 8QAM là gần như giống như của 16QAM - nó chỉ là về 0.5 dB tốt hơn và tốc độ dữ liệu là chỉ có ba phần tư của 16QAM. Điều này nảy sinh từ các hình chữ nhật, chứ không phải là hình vuông của chòm sao.

Lợi thế và bất lợi QAM

Mặc dù QAM sẽ làm gia tăng hiệu quả của truyền cho các hệ thống thông tin vô tuyến bằng cách sử dụng cả biên độ và giai đoạn biến thể, nó có một số nhược điểm. Việc đầu tiên là nó là dễ bị nhiễu bởi vì các quốc gia này là gần gũi với nhau để một mức độ thấp của tiếng ồn là cần thiết để chuyển tín hiệu đến một điểm quyết định khác nhau. Thu để sử dụng với pha hoặc điều chế tần số đều có thể sử dụng các bộ khuếch đại hạn chế mà có thể loại bỏ bất kỳ tiếng ồn biên độ và do đó cải thiện tiếng ồn phụ thuộc. Đây không phải là trường hợp với QAM.

Hạn chế thứ hai cũng được kết hợp với các thành phần biên độ của tín hiệu. Khi một tín hiệu pha hoặc điều biến tần số khuếch đại trong một máy phát radio, không có nhu cầu sử dụng các bộ khuếch đại tuyến tính, trong khi đó khi sử dụng QAM có chứa một thành phần biên độ, tuyến tính phải được duy trì. Thật không may các bộ khuếch đại tuyến tính kém hiệu quả hơn và tiêu thụ điện năng nhiều hơn, và điều này làm cho họ ít hấp dẫn cho các ứng dụng điện thoại di động.

QAM vs định dạng điều chế khác

Khi có những lợi thế và bất lợi của việc sử dụng QAM nó là cần thiết để so sánh QAM với các chế độ khác trước khi đưa ra quyết định về các chế độ tối ưu. Một số hệ thống thông tin vô tuyến tự động thay đổi các kiểu điều chế phụ thuộc vào các điều kiện liên kết và yêu cầu - Mức tín hiệu, tiếng ồn, tốc độ dữ liệu cần thiết, vv

Bảng dưới đây so sánh các hình thức điều chế:

Tóm tắt các loại điều chế với dung lượng dữ liệu
Số bit điều chế trên mỗi biểu tượng Biên độ lỗi Độ phức tạp
OOK 1 1/2 0.5 Thấp
BPSK 1 1 1 Trung bình
QPSK 2 1 / √2 0.71 Trung bình
16 QAM 4 √2 / 6 Cao 0.23

64QAM 6 √2 / 14 0.1 Cao

Thông thường nó được tìm thấy rằng nếu dữ liệu cước trên những người mà có thể đạt được bằng cách sử dụng 8-PSK được yêu cầu, nó là bình thường hơn để sử dụng điều chế biên độ cầu phương. Điều này là bởi vì nó có một khoảng cách lớn giữa các điểm lân cận trong tôi - máy bay Q và điều này cải thiện khả năng miễn dịch tiếng ồn của nó. Kết quả là nó có thể đạt được tốc độ dữ liệu tương tự ở một mức tín hiệu thấp.

Tuy nhiên những điểm không còn biên độ tương tự. Điều này có nghĩa rằng các bộ giải điều chế phải phát hiện cả hai pha và biên độ. Ngoài thực tế là biên độ dao động có nghĩa là một bộ khuếch đại tuyến tính si để khuếch đại tín hiệu.

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn