La modulació QAM transmet dos senyals de missatge analògic o dos fluxos de bits digitals variant (modulant) les amplituds de dues ones portadores mitjançant un esquema de modulació digital ASK o AM analògic.
Principi de funcionament
Dues ones portadores de la mateixa freqüència, generalment sinusoides, estan desfasades entre si en 90° i, per tant, s'anomenen portadores en quadratura o components en quadratura, d'aquí el nom del circuit. Les ones modulades es sumen i la forma d'ona final és una combinació de la codificació de canvi de fase (PSK) i la modificació de canvi d'amplitud (ASK), o, en el cas analògic, la modulació de fase (PM) i la modulació d'amplitud.
Com tots els esquemes de modulació, QAM transmet dades canviant algun aspecte del senyal d'ona portadora (normalment una ona sinusoïdal) en resposta al senyal de dades. En el cas del QAM digital, s'utilitzen mostres de fase múltiple i d'amplitud múltiple. La codificació de desplaçament de fase (PSK) és una forma més senzilla de QAM en què l'amplitud de la portadora és constant i només els canvis de fase.
En cas de deformacióLa transmissió QAM, una ona portadora és una col·lecció de dues ones sinusoïdals de la mateixa freqüència, 90° en fase l'una de l' altra (en quadratura). Sovint es coneix com a "I" o component en fase, així com "Q" o component de quadratura. Cada ona component està modulada en amplitud, és a dir, la seva amplitud es canvia per representar les dades que s'han de transferir abans que es puguin combinar.
Aplicació
Els límits de decisió de la inscripció a la foto de d alt indiquen el límit de la superfície (o "límit de decisió", literalment).
QAM (modulació d'amplitud quadrada) s'utilitza àmpliament com a esquema de modulació per a sistemes de telecomunicacions digitals com els estàndards Wi-Fi 802.11. Amb QAM es pot aconseguir una eficiència espectral alta arbitrària mitjançant l'establiment d'una mida de constel·lació adequada, limitada només pel nivell de soroll i la linealitat de l'enllaç.
La modulació QAM s'utilitza en sistemes de fibra òptica a mesura que augmenta la velocitat de bits. QAM16 i QAM64 es poden emular òpticament amb un interferòmetre de 3 canals.
Tecnologia digital
A QAM digital, cada ona component consta de mostres d'amplitud constant, cadascuna ocupant un sol interval de temps, i l'amplitud es quantifica, limitada a un d'un nombre finit de nivells que representen un o més dígits binaris (bits) de una mica digital. En QAM analògic, l'amplitud de cada component d'una ona sinusoïdal canvia contínuamental temps amb un senyal analògic.
La modulació de fase (PM analògic) i la codificació (PSK digital) es poden considerar com un cas especial de QAM, on la magnitud del senyal de modulació és constant, amb només el canvi de fase. La modulació en quadratura també es pot estendre a la modulació de freqüència (FM) i la codificació (FSK), ja que es poden considerar com la seva subespècie.
Com passa amb molts esquemes de modulació digital, el diagrama de constel·lacions és útil per a QAM. A QAM, els punts de la constel·lació solen estar disposats en una quadrícula quadrada amb la mateixa distància vertical i horitzontal, encara que són possibles altres configuracions (per exemple, Cross-QAM). Com que les dades solen ser binàries a les telecomunicacions digitals, el nombre de punts d'una quadrícula sol ser 2 (2, 4, 8, …).
Com que la QAM sol ser quadrada, algunes són rares; les formes més habituals són 16-QAM, 64-QAM i 256-QAM. En passar a una constel·lació d'ordre superior, es poden transmetre més bits per símbol. Tanmateix, si l'energia mitjana de la constel·lació continua sent la mateixa (en fer una comparació justa), els punts haurien d'estar més a prop i, per tant, més susceptibles al soroll i altres corrupcions.
Això resulta en una taxa d'error de bits més alta i, per tant, un QAM d'ordre superior pot proporcionar més dades de manera menys fiable que un QAM d'ordre inferior per a una energia de constel·lació mitjana constant. L'ús de QAM d'ordre superior sense augmentar la taxa d'error de bits requereix mésrelació senyal-soroll (SNR) augmentant l'energia del senyal, reduint el soroll o ambdues coses.
Ajudes tècniques
Si es requereixen tarifes de dades superiors a les que ofereix 8-PSK, és més habitual passar a QAM, ja que aconsegueix una distància més gran entre els punts adjacents del pla I-Q, distribuint els punts de manera més uniforme. Un factor complicat és que els punts ja no tenen la mateixa amplitud i, per tant, ara el demodulador ha de detectar correctament tant la fase com l'amplitud, en lloc de només la fase.
Televisió
64-QAM i 256-QAM s'utilitzen sovint a la televisió digital per cable i als mòdems per cable. Als Estats Units, 64-QAM i 256-QAM són esquemes de modulació de cable digital autoritzats que estan estandarditzats per SCTE a l'estàndard ANSI/SCTE 07 2013. Tingueu en compte que molts venedors els denominaran QAM-64 i QAM-256. La modulació del Regne Unit QAM-64 s'utilitza per a la televisió digital terrestre (Freeview) i 256-QAM s'utilitza per a Freeview-HD.
Els sistemes de comunicació dissenyats per aconseguir nivells molt alts d'eficiència espectral solen utilitzar freqüències molt denses en aquesta sèrie. Per exemple, els dispositius Ethernet Powerplug AV2 de 500 Mbit actuals utilitzen dispositius 1024-QAM i 4096-QAM, així com dispositius futurs que utilitzen l'estàndard ITU-T G.hn per connectar-se al cablejat domèstic existent.(cable coaxial, línies telefòniques i línies elèctriques); 4096-QAM proporciona 12 bits/símbol.
Un altre exemple és la tecnologia ADSL per al coure de parell trenat, la mida de la constel·lació arriba a 32768-QAM (en terminologia ADSL això s'anomena càrrega de bits o bits per to, 32768-QAM equival a 15 bits per to).
Els sistemes de bucle tancat d'ample de banda ultra alt també utilitzen 1024-QAM. Mitjançant l'ús de 1024-QAM, codificació i modulació adaptatives (ACM) i XPIC, els fabricants poden aconseguir una capacitat de gigabit en un sol canal de 56 MHz.
Al receptor SDR
Se sap que la freqüència circular 8-QAM és la modulació òptima de 8-QAM en el sentit de necessitar la potència mitjana més baixa per a una distància euclidiana mínima determinada. La freqüència 16-QAM és subòptima, tot i que es pot crear una de òptima en la mateixa línia que 8-QAM. Aquestes freqüències s'utilitzen sovint en sintonitzar un receptor SDR. Es poden recrear altres freqüències manipulant freqüències similars (o similars). Aquestes qualitats s'utilitzen activament en receptors i transceptors SDR moderns, encaminadors i encaminadors.
