A cosa si riferisce la modulazione di ampiezza in quadratura (QAM)?

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) è il nome di una serie di metodi di modulazione digitale e relativi metodi di modulazione analogica ampiamente utilizzati per trasmettere informazioni nelle telecomunicazioni moderne. Utilizza lo schema di modulazione digitale Amplitude Shift Keying (ASK) o lo schema di modulazione analogica Amplitude Modulation (AM) per trasmettere due segnali di messaggi analogici o due flussi di bit digitali modificando (modulando) l'ampiezza di due portanti. Due portanti della stessa frequenza sono sfasate di 90° tra loro. Questa condizione è chiamata quadratura. Il segnale trasmesso viene generato aggiungendo due onde portanti, ha una certa ampiezza risultante dalla somma di entrambi i segnali e una fase che dipende ancora dalla somma dei segnali. Questo metodo aiuta a raddoppiare la sua larghezza di banda effettiva. QAM viene utilizzato anche con pulse AM (PAM) in sistemi digitali come le applicazioni wireless.

La regolazione dell'ampiezza di uno dei segnali influisce sia sulla fase che sull'ampiezza del segnale complessivo, la fase tendente a quella del segnale con il contenuto di ampiezza maggiore. Al ricevitore, per la loro ortogonalità, le due onde possono essere coerentemente separate (demodulate). Un'altra caratteristica fondamentale è che la modulazione è una forma d'onda a bassa frequenza/larghezza di banda ridotta rispetto alla frequenza portante. Questa è chiamata l'ipotesi della banda stretta.La modulazione di fase (PM analogico) e la codifica a sfasamento (PSK digitale) possono essere visti come un caso speciale di QAM, in cui l'ampiezza del segnale trasmesso è una costante, ma la sua fase sta cambiando. Questo può essere esteso anche alla modulazione di frequenza (FM) e al frequency shift keying (FSK), poiché possono essere considerati casi speciali di modulazione di fase.

Ora che sappiamo che il digital messager può essere modulato sulla portante RF da QPSK e BPSKPerché non potremmo combinare quindi in modo da ottenere più informazioni digitali nell'onda sinusoidale? Viene QAM, che è l'abbreviazione di QPSK e AM. In teoria, QAM può essere modulato con uno sfasamento più piccolo. Ci sono più di due ampiezze possibili per riempire ogni onda sinusoidale con più informazioni. Di solito l'applicazione è limitata al cavo, perché il rumore è stato notevolmente attenuato. Fondamentalmente, QAM consente ai segnali analogici di trasmettere efficacemente le informazioni digitali. Fornisce inoltre agli operatori un mezzo per trasmettere più bit nello stesso periodo di tempo, aumentando efficacemente la larghezza di banda.

Quali sono i vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo di QAM?

L'utilizzo efficiente della larghezza di banda è il principale vantaggio delle deviazioni di modulazione QAM. Ciò è dovuto al fatto che QAM simboleggia un numero maggiore di bit per portante. Ad esempio, 256-QAM mappa 8 bit per portante e 16-QAM mappa 4 bit per portante. Gli svantaggi sono che il processo di modulazione QAM è più prensile al rumore. Questo perché gli stati di trasmissione sono molto vicini e richiedono un livello di rumore inferiore per spostare il segnale da un punto all'altro.

La modulazione di ampiezza in quadratura può essere utilizzata con una varietà di formati diversi:

8QAM, 16QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM

Conoscenza di base del modulatore QAM

Il modulatore QAM segue essenzialmente l'idea che si può vedere dalla teoria QAM di base, dove ci sono due segnali portanti e lo sfasamento tra di loro è di 90°. Vengono quindi modulati in ampiezza con due flussi di dati chiamati flussi di dati I o in fase e Q o in quadratura. Questi sono generati nell'area di elaborazione in banda base. Un modulatore QAM funziona come un traduttore, aiutando a tradurre i pacchetti digitali in un segnale analogico per trasferire i dati senza problemi.

I due segnali sintetizzati vengono sommati, quindi elaborati secondo necessità nella catena del segnale RF. Di solito vengono convertiti in frequenza alla frequenza finale desiderata e amplificati secondo necessità.

Vale la pena notare che quando l'ampiezza del segnale cambia, qualsiasi amplificatore RF deve essere lineare per mantenere l'integrità del segnale. Qualsiasi non linearità cambierà il livello relativo del segnale e cambierà la differenza di fase, distorcendo così il segnale e introducendo la possibilità di errori nei dati.

Nozioni di base sul demodulatore QAM

Il demodulatore QAM è molto l'inverso del modulatore QAM. I segnali entrano nel sistema, vengono divisi e ogni lato viene applicato a un mixer. Una metà ha l'oscillatore locale in fase applicato e l'altra metà ha il segnale dell'oscillatore in quadratura applicato.

Il modulatore di base presuppone che i due segnali di quadratura rimangano esattamente in quadratura.Un'ulteriore esigenza è quella di derivare un segnale dell'oscillatore locale per la demodulazione che sia esattamente sulla frequenza richiesta per il segnale. Qualsiasi offset di frequenza sarà un cambiamento nella fase del segnale dell'oscillatore locale rispetto ai due costituenti della portante soppressa a doppia banda laterale del segnale complessivo.

Il sistema include circuiti per il recupero della portante, di solito loop ad aggancio di fase, alcuni addirittura hanno loop interni ed esterni. È importante recuperare la fase della portante, altrimenti il ​​tasso di errore in bit dei dati ne risentirà.

Il circuito mostrato sopra mostra i circuiti modulatori e demodulatori IQ QAM comuni utilizzati in un gran numero di campi diversi. Questi circuiti non sono costituiti solo da componenti discreti, ma sono più comunemente utilizzati nei circuiti integrati che possono fornire un gran numero di funzioni.

Lasciate un messaggio 

Elenco dei messaggi