Квадратурна амплітудна модуляція (QAM): що це таке і де застосовується

Застосування

Напис decision boundaries на фото вище позначає межу поверхні (або “кордон прийняття рішень”, дослівно).

QAM (quadrature amplitude modulation) широко використовується в якості схеми модуляції для цифрових телекомунікаційних систем таких, як стандарти 802.11 Wi-Fi. Довільна висока спектральна ефективність може бути досягнута за допомогою QAM шляхом встановлення відповідного розміру сузір’я, обмеженого лише рівнем шуму і лінійністю каналу зв’язку.

Модуляція QAM використовується в системах з оптичним волокном по мірі збільшення швидкості передачі бітів. QAM16 і QAM64 можуть бути оптично земульовані з 3-канальним інтерферометром.

Цифрова техніка

В цифровий QAM кожна складова хвиля складається з вибірок постійної амплітуди, кожна з яких займає єдиний часовий інтервал, а амплітуда квантів, обмежується одним із кінцевого числа рівнів, що представляють одну чи кілька двійкових цифр (біт) цифровий біт. В аналоговій QAM амплітуда кожної складової синусоїдальної хвилі безперервно змінюється у часі аналоговим сигналом.

Фазову модуляція (аналоговий PM) і маніпуляцію (цифрова PSK) можна розглядати як окремий випадок QAM, де величина модулюючого сигналу є постійною, причому тільки фаза змінюється. Квадратурную модуляцію також можна розширити до частотної модуляції (FM) і маніпуляції (FSK), оскільки вони можуть розглядатися як її підвид.

Як і в багатьох схемах цифрової модуляції, діаграма сузір’я корисна для QAM. У QAM точки сузір’я зазвичай розташовані в квадратній сітці з рівним вертикальним і горизонтальним відстанню, хоча можливі й інші конфігурації (наприклад, Cross-QAM). Оскільки в цифровий телекомунікації дані зазвичай двійкові, кількість точок в сітці зазвичай становить 2 (2, 4, 8, …).

Оскільки QAM зазвичай є квадратним, деякі з них рідкісні – найбільш поширеними формами є 16-QAM, 64-QAM і 256-QAM. Переміщаючись в більш сузір’я більш високого порядку, можна передавати біт на символ. Однак, якщо середня енергія сузір’я залишається незмінною (шляхом проведення справедливого порівняння), точки повинні бути ближчими один до одного і, отже, більш сприйнятливі до шуму та іншої корупції.

Дивіться також:  Методика Новікової-Іванцової: опис, особливості, цілі і завдання, результат

Це призводить до більш високій частоті помилок в бітах, і тому QAM більш високого порядку може надавати більше даних менш надійно, ніж QAM більш низького порядку, для постійної середньої енергії сузір’я. Використання QAM більш високого порядку без збільшення швидкості бітових помилок вимагає більш високого відношення сигнал / шум (SNR) за рахунок збільшення енергії сигналу, зменшення шуму або того і іншого.