Quel est QAM - Quadrature Amplitude Modulation

Présentation, informations et tutoriel sur les bases de ce qui est QAM, Quadrature Amplitude Modulation, une forme de modulation utilisée pour les applications de communications radio.

Quadrature Amplitude Modulation ou QAM est une forme de modulation qui est largement utilisé pour moduler les signaux de données sur un support utilisé pour les communications radio. Il est largement utilisé car il offre des avantages sur d'autres formes de modulation de données tels que PSK, bien que de nombreuses formes de modulation de données opèrent aux côtés de l'autre.

Modulation d'Amplitude en Quadrature, QAM est un signal dans lequel deux porteuses décalées en phase par 90 degrés sont modulés et la sortie résultante se compose de deux variations d'amplitude et de phase. Compte tenu du fait que les deux variations amplitude et de phase sont présents, il peut également être considéré comme un mélange d'amplitude et modulation de phase.

Une motivation pour l'utilisation de la modulation d'amplitude en quadrature vient du fait qu'un signal modulé en amplitude directement, soit à double bande latérale, même avec une porteuse supprimée occupe deux fois la largeur de bande du signal modulant. Cela est très inefficace du spectre de fréquences disponible. QAM rétablit l'équilibre en plaçant deux doubles signaux indépendants de support de bande latérale supprimée dans le même spectre comme un seul signal ordinaire à bande latérale double porteuse supressed.

Analogique et numérique QAM

Quadrature Amplitude Modulation, modulation QAM peut exister dans ce qu'on peut appeler soit analogique ou formats numériques. Les versions analogiques de modulation QAM sont typiquement utilisés pour permettre à des signaux analogiques multiples à effectuer sur une seule porteuse. Par exemple, il est utilisé dans les systèmes PAL et NTSC de télévision, où les différents canaux fournis par QAM lui permettent de transporter les composantes de chrominance ou la couleur d'informations. Dans les applications de radio un système connu sous le nom C-QUAM est utilisé pour la radio AM stéréo. Voici les différents canaux permettent aux deux canaux stéréo requises pour être transportées sur le seul transporteur.

Les formats numériques de QAM sont souvent désignés comme "quantifié QAM" et ils sont de plus en plus utilisés pour les communications de données souvent au sein des systèmes de communication radio. Systèmes de communications radio allant de la technologie cellulaire comme dans le cas de la technologie LTE à travers des systèmes sans fil, y compris WiMAX et Wi-Fi 802.11 utilisent une variété de formes de QAM, et l'utilisation de QAM ne fera qu'augmenter dans le domaine des communications radio.

Numérique / quantifié bases QAM

Quadrature Amplitude Modulation, modulation QAM, lorsqu'il est utilisé pour la transmission numérique pour les applications de communications radio est capable de transporter des débits de données plus élevés que les régimes modulés en amplitude ordinaires et régimes modulés en phase. Comme avec la modulation par déplacement de phase, etc, le nombre de points où le signal peut se reposer, à savoir le nombre de points sur la constellation est indiqué dans la modulation description de format, par exemple 16QAM utilise une constellation de points de 16.

Lors de l'utilisation QAM, les points de constellation sont normalement disposées dans une grille carrée avec un espacement vertical et horizontal d'égalité et par conséquent, les formes les plus courantes de QAM utilisent une constellation avec le nombre de points égal à une puissance de 2 dire 4, 16, 64 . . . .

En utilisant des formats de modulation ultérieure de commande, à savoir plus de points de la constellation, il est possible de transmettre plusieurs bits par symbole. Toutefois, les points sont plus rapprochés et ils sont donc plus sensibles aux erreurs de bruit et de données.

Normalement, une constellation QAM est carré et par conséquent, les formes les plus courantes de QAM 16QAM, 64QAM et 256QAM.

L'avantage de se déplacer vers les formats d'ordre supérieur est qu'il n'y a plus de points de la constellation et il est donc possible de transmettre plusieurs bits par symbole. L'inconvénient est que les points de constellation sont plus rapprochés et donc le lien est plus sensible au bruit. En conséquence, les versions d'ordre supérieur de QAM ne sont utilisés que quand il ya un signal suffisamment élevé par rapport au bruit.

Pour donner un exemple de la façon dont fonctionne QAM, le diagramme de constellation ci-dessous montre les valeurs associées aux différents états pour un signal de 16QAM. De cela, on peut voir qu'un flux de bits continu peuvent être regroupés en quatre pattes et représenté sous la forme d'une séquence.

 

La cartographie de la séquence de bits pour un signal de 16QAM

Normalement, le plus bas QAM ordre de rencontre est 16QAM. La raison de ce qui est le plus bas afin normalement rencontré est celui 2QAM est le même que modulation binaire déphasage, BPSK et 4QAM est le même que modulation en quadrature déphasage, QPSK.

En outre 8QAM est pas largement utilisée. Ceci est parce que la performance de taux d'erreur de 8QAM est presque la même que celle de 16QAM - il est seulement environ 0.5 dB mieux et le débit de données est que les trois quarts de celui des 16QAM. Ceci provient de la forme rectangulaire, plutôt que la forme carrée de la constellation.

Avantages et les inconvénients QAM

Bien QAM semble augmenter l'efficacité de transmission pour les systèmes de communication radio en utilisant les deux variantes d'amplitude et de phase, il a un certain nombre d'inconvénients. La première est qu'il est plus sensible au bruit parce que les Etats sont plus rapprochés de sorte qu'un niveau inférieur de bruit est nécessaire pour déplacer le signal à un point de décision différente. Récepteurs pour une utilisation avec la phase ou la modulation de fréquence sont tous deux capables de limiter l'utilisation des amplificateurs qui sont en mesure d'éliminer toute l'amplitude du bruit et d'améliorer ainsi la dépendance de bruit. Cela ne veut pas le cas avec QAM.

La deuxième limitation est également associé à la composante d'amplitude du signal. Quand un signal de phase ou modulé en fréquence est amplifié dans un émetteur radio, il n'y a pas besoin d'utiliser des amplificateurs linéaires, alors que l'utilisation de la modulation QAM qui contient une composante d'amplitude, la linéarité doit être maintenue. Amplificateurs linéaires sont malheureusement moins efficace et consomment plus d'énergie, ce qui les rend moins attrayants pour les applications mobiles.

QAM vs autres formats de modulation

Comme il ya des avantages et des inconvénients de l'utilisation QAM il est nécessaire de comparer avec d'autres modes QAM avant de prendre une décision sur le mode optimal. Certains systèmes de radiocommunication changent dynamiquement le schéma de modulation dépend des conditions de liaison et les exigences - niveau de signal, le bruit, débit de données requis, etc.

Le tableau ci-dessous compare les diverses formes de modulation:

Résumé des types de modulation avec des capacités de données
Modulation Bits par symbole Marge d'erreur Complexité
OOK 1 1/2 0.5 Faible
BPSK 1 1 1 Moyen
QPSK 2 1 / √2 0.71 Moyen
16 QAM 4 √2 / 6 0.23 Élevé

64QAM 6 √2 / 14 0.1 Élevé

Typiquement, il est constaté que si les taux de données supérieurs à ceux qui peuvent être obtenus en utilisant 8-PSK sont nécessaires, il est plus courant d'utiliser la modulation d'amplitude en quadrature. Ceci est parce qu'il a une plus grande distance entre des points adjacents dans la I - plan Q, ce qui améliore son immunité au bruit. En conséquence, il peut obtenir le même débit de données à un niveau de signal inférieur.

Cependant aucun des points plus la même amplitude. Cela signifie que le démodulateur doit détecter à la fois la phase et l'amplitude. De plus, le fait que l'amplitude varie signifie que si un amplificateur linéaire requis pour amplifier le signal.

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