QAM modülasyonu, bir ASK veya analog AM dijital modülasyon şeması kullanarak iki taşıyıcı dalganın genliklerini değiştirerek (modülasyon yaparak) iki analog mesaj sinyalini veya iki dijital bit akışını iletir.
Çalışma prensibi
Aynı frekansa sahip iki taşıyıcı dalga, genellikle sinüzoidler, birbirleriyle 90° faz dışıdır ve bu nedenle kareleme taşıyıcıları veya kareleme bileşenleri olarak adlandırılırlar - dolayısıyla devrenin adı. Modüle edilmiş dalgalar toplanır ve son dalga formu, hem faz kaydırmalı anahtarlama (PSK) hem de genlik kaydırmalı anahtarlama (ASK) veya analog durumda faz modülasyonu (PM) ve genlik modülasyonunun bir kombinasyonudur.
Tüm modülasyon şemaları gibi, QAM, veri sinyaline yanıt olarak taşıyıcı dalga sinyalinin (genellikle bir sinüs dalgası) bazı yönlerini değiştirerek veri iletir. Dijital QAM durumunda, çok fazlı ve çok genlikli örnekler kullanılır. Faz kaydırmalı anahtarlama (PSK), taşıyıcı genliğinin sabit olduğu ve yalnızca fazın değiştiği daha basit bir QAM biçimidir.
Çarpma durumundaQAM iletimi, bir taşıyıcı dalga, aynı frekansta, birbirinden 90° fazda (dörtlü olarak) iki sinüs dalgasının bir koleksiyonudur. Bunlara genellikle "I" veya faz içi bileşen ve ayrıca "Q" veya kareleme bileşeni denir. Her bileşen dalgası genlik modülasyonludur, yani genliği, birlikte birleştirilmeden önce aktarılması gereken verileri temsil edecek şekilde değiştirilir.
Uygulama
Yukarıdaki fotoğraftaki yazıt karar sınırları, yüzeyin sınırını (veya kelimenin tam anlamıyla "karar sınırını") gösterir.
QAM (dörtlü genlik modülasyonu), 802.11 Wi-Fi standartları gibi dijital telekomünikasyon sistemleri için bir modülasyon şeması olarak yaygın olarak kullanılır. QAM ile, yalnızca gürültü seviyesi ve bağlantı doğrusallığı ile sınırlı olan uygun bir takımyıldız boyutu ayarlanarak keyfi yüksek spektral verimlilik elde edilebilir.
QAM modülasyonu, fiber optik sistemlerde bit hızı arttıkça kullanılır. QAM16 ve QAM64, 3 kanallı bir interferometre ile optik olarak taklit edilebilir.
Dijital Teknoloji
Dijital QAM'de, her bileşen dalgası, her biri tek bir zaman aralığını kaplayan sabit genlikli örneklerden oluşur ve genlik, bir veya daha fazla ikili basamağı (bit) temsil eden sonlu sayıda seviyeden biriyle sınırlandırılarak nicelenir. dijital bir bit. Analog QAM'de sinüs dalgasının her bir bileşeninin genliği sürekli olarak değişir.bir analog sinyal ile zamanında.
Faz modülasyonu (analog PM) ve anahtarlama (dijital PSK), modülasyon sinyalinin büyüklüğünün sadece faz değişimiyle sabit olduğu özel bir QAM durumu olarak düşünülebilir. Dörtlü modülasyon, alt türleri olarak kabul edilebileceklerinden, frekans modülasyonu (FM) ve anahtarlama (FSK) olarak da genişletilebilir.
Birçok dijital modülasyon şemasında olduğu gibi, takımyıldız şeması QAM için kullanışlıdır. QAM'de, takımyıldız noktaları, diğer konfigürasyonlar (örn. Dijital telekomünikasyonda veriler genellikle ikili olduğu için, bir ızgaradaki nokta sayısı genellikle 2'dir (2, 4, 8, …).
QAM genellikle kare olduğundan, bazıları nadirdir - en yaygın şekiller 16-QAM, 64-QAM ve 256-QAM'dir. Daha yüksek dereceli bir takımyıldıza geçerek, sembol başına daha fazla bit iletilebilir. Ancak, takımyıldızın ortalama enerjisi aynı kalırsa (adil bir karşılaştırma yaparak), noktalar birbirine daha yakın olmalı ve bu nedenle gürültüye ve diğer bozulmalara daha duyarlı olmalıdır.
Bu, daha yüksek bir bit hata oranıyla sonuçlanır ve bu nedenle daha yüksek sıralı bir QAM, sabit bir ortalama takımyıldız enerjisi için daha düşük sıralı bir QAM'den daha az güvenilir bir şekilde daha fazla veri sağlayabilir. Bit hata oranını artırmadan daha yüksek dereceli QAM kullanımı, daha yükseksinyal enerjisini artırarak, gürültüyü az altarak veya her ikisini birden yaparak sinyal-gürültü oranı (SNR).
Teknik yardımlar
8-PSK tarafından sunulanlardan daha yüksek veri hızları gerekliyse, noktaları daha eşit dağıtarak I-Q düzleminde bitişik noktalar arasında daha büyük mesafe elde ettiği için QAM'ye geçmek daha yaygındır. Karmaşık bir faktör, noktaların artık aynı genliğe sahip olmamasıdır ve bu nedenle demodülatörün artık sadece faz yerine hem fazı hem de genliği doğru bir şekilde algılaması gerekir.
Televizyon
64-QAM ve 256-QAM genellikle dijital kablolu TV ve kablolu modemlerde kullanılır. Amerika Birleşik Devletleri'nde 64-QAM ve 256-QAM, SCTE tarafından ANSI/SCTE 07 2013 standardında standartlaştırılmış yetkili dijital kablo modülasyon şemalarıdır. Birçok pazarlamacının bunlara QAM-64 ve QAM-256 olarak atıfta bulunacağını unutmayın. Dijital karasal TV (Freeview) için UK modülasyonu QAM-64 ve Freeview-HD için 256-QAM kullanılır.
Çok yüksek düzeyde spektral verimlilik elde etmek için tasarlanmış iletişim sistemleri, bu seride tipik olarak çok yoğun frekanslar kullanır. Örneğin, mevcut Powerplug AV2 500-Mbit Ethernet cihazları, mevcut ev kablolarına bağlanmak için ITU-T G.hn standardını kullanan gelecekteki cihazların yanı sıra 1024-QAM ve 4096-QAM cihazlarını kullanır.(koaksiyel kablo, telefon hatları ve elektrik hatları); 4096-QAM 12 bit/sembol sağlar.
Başka bir örnek, takımyıldız boyutu 32768-QAM'ye ulaşan bükümlü çift bakır için ADSL teknolojisidir (ADSL terminolojisinde buna bit yükleme veya ton başına bit denir, 32768-QAM ton başına 15 bite eşittir).
Ultra yüksek bant genişliğine sahip kapalı döngü sistemleri de 1024-QAM kullanır. Üreticiler 1024-QAM, uyarlamalı kodlama ve modülasyon (ACM) ve XPIC kullanarak tek bir 56 MHz kanalda gigabit kapasitesine ulaşabilir.
SDR alıcısında
Belirli bir minimum Öklid mesafesi için en düşük ortalama güce ihtiyaç duyma anlamında 8-QAM dairesel frekansının optimal 8-QAM modülasyonu olduğu bilinmektedir. 16-QAM frekansı, optimalin altındadır, ancak 8-QAM ile aynı hatlar boyunca optimal bir tane oluşturulabilir. Bu frekanslar genellikle bir SDR alıcısını ayarlarken kullanılır. Diğer frekanslar, benzer (veya benzer) frekansları manipüle ederek yeniden oluşturulabilir. Bu nitelikler, modern SDR alıcılarında ve alıcı-vericilerinde, yönlendiricilerinde, yönlendiricilerinde aktif olarak kullanılmaktadır.
