bài giảng: Quadrature biên độ điều chế

AM) là cả một tương tự và điều chế ra một mô hình kỹ thuật số. Nó truyền tải thông điệp hai tín hiệu tương tự, hoặc hai dòng chút kỹ thuật số, bằng cách thay đổi (modulating) các amplitudes của h

Khái niệm Quadrature biên độ điều chê(QAM)

QAM) là cả một tương tự và điều chê ra một mô hình kỹ thuật sô

Nó truyền tải thông điệp hai tín hiệu tương ý hoặc hai dòng chút

kỹ thuật sô, băng cách thay đổi (modulating) các amplitudes của

hai đợi tàu sân bay, sử dụn biên độ-shift ke AN ụ oK) Đề án,

điêu chê kỹ thuật sô hoặc điệu chê biên do (AN iêu điều chê lượng tự Những hai đợt, thưởng sinusoids, được ra khỏi giai đoạn với nhau băng 90 ° và được như vậy gọi là tàu sân bay cầu

phương hay thành phan cầu phương - do đó tên của chương trình này

Các sóng điều biện được tổng kêt, và các dạng sóng kết ua la

một sự kết hợp của cả hai giai doan- shift keying (PSK) và biên

độ-shift keying (ASK), hoac tron ¡ trường hợp tương tự của điều chê pha (PM) và điều chế biên độ Trong trường hdp QAM ky

thuật sô, một sô hữu hạn ít nhất hai giai đoạn, và ít nhât hal

amplitudes dudc su dung Modulators PSK thường được thiệt kê

su dung nguyên tỉ tác QAM, nhựng không được cọi là QẠM kế tử

khi biên độ của các hãng truyền tín hiệu điều biên là hằng sô

a Digital QAM (kỹ thuật số)

Giông như tât cả các chương trình điều chê, QAM truyền tải du liệu

bang cach thay doi một sô khía cạnh của một tín hiệu tàu sân bay, hoặc sóng các tàu sân bay, (thưởng là một sinusoid) đề phan ứng lại một tín hiệu dư liệu Trong trưởng hợp của QAM, bién do cya hai dot,

90 độ out-of-pha với nhau (trong cầu phương) đang thay đôi (điều

biên hoặc keyed) đại diện cho các tín hiệu dư liệu Biên độ

modulating hai tau san bay trong cau phương co thé được xem như

ca hai tương đương biên độ modulating và giai đoạn modulating một

tàu sân bay duy nhat

Giai đoạn điêu chê (analog PM) và pha-shift keying (PSK kỹ thuật

sô) có thể được coi là một trường hợp đặc biệt của QAM, nơi có độ lớn của tín hiệu modulating là một hãng, với giai đoạn chi khác nhau

Điêu này cũng có thê được mở rộng đề điêu chê tân sô (FM) va tan

sô-shift keying (FSK), cho này có thê được coi là một trưởng hợp đặc biệt của điêu chê pha

me 1209 QAM(tương thích)

" Khi truyện tín hiệu của hai modulating chúng với

QAM, các tín hiệu truyền đi sẽ có dạng:

” s(f) = I{F) cos(2zfø#) + Q(£) sin(2z faf)

nơi I(t) và Q () là những tín hiệu modulating và f0 là

tan so tau sân bay

Tại nhận, hai modulating tin hiéu co thể được sử

dụng demodulated một demodulator mạch lạc

Multiplies nhận như một tín hiệu nhận được một _,

cách riéng | biệt với một cô sin và cả tín hiệu sin để

sản xuât các ước tính đã nhận được của tôi (t) và Q

(t) tượng ứng Bởi vì các tài ¡ sản orthogonality cua

các tín hiệu tàu san bay, có thê đề phát hiện các tín

hiệu modulating một cách độc lập

“ Trong trường hợp lý tưởng của | (t) la demodulated

bang cách nhân tín hiệu truyền đi với một tín hiệu cê

sin:

r,t) =s(t}cos{2rfyt)

=! (t)cos{2n fot) cos(2n fot) + Q(f) sin(2x fot) cos( 2x fot)

Analog QAM:do mau PAL thanh tin hiéu

trên một màn hình analyser vector.

s4 A^naloo QAM(tương thích)

7 Su dung cac tiéu chuan nhận dạng lượng giác, chúng ta có thể viết nó như:

ri(t) =51(t) [1 + cos(4afot)] + 5 Q(t) sin(47 fot)

=*[#) + giữ) cos(47 fo£) + Q(£) sin(47 fo£) |

” 2

Low-pass ri lọc (t) loại bổ điều khoản tân số cao (có chứa 4rf0t), chi dé lại I (t) nhiệm kỳ Đây là tín hiệu lọc không bị ảnh hưởng bởi Q (t), cho

thây rang trong giai đoạn thành phần có thê được nhận độc lập của các

thành phân cầu phương Tương tự như vậy, chúng tôi có thể nhận s (†) bởi một làn sóng sin và sau đó thập vượt qua bộ lọc để trích xuât Q ()

_ QAM(tương thích)

“ Analog QAM được sử dụng trong các hệ

thông truyền hình NTSC và PAL, nơi ma |-Q-

tín hiệu và thực hiện các thành phần của

Chroma (màu sắc) thông tin ˆ Tương thích QAM" hoặc C-quam được sử dụng trong phát

thanh stereo AM đôn mang theo các thông tin khác biệt âm thanh stereo.

Fourier phân tích của QAM

=" Trong miền tần sô, QAM có một mô hình tương tự quang phổ để điều chê DSB- SC Sử dụng các thuộc tính của biên đổi Fourier, chúng tôi thây răng:

S(f) = 5 [Mis — fo) + Mi(f + fo)| + 5; Mol - fo) — Mal f + fo)]

= trong dé S (f), MI (f) va MQ (f) là biên đổi Fourier (tan s6-dai dién

miền) của s (t), | (t) va Q (t), tương ứng.

s4 cuani;e¿ QAM (lượng tứ hoá)

Theo đề án điều chê với nhiều kỹ thuật số, các biểu đồ chòm sao là một đại

diện có ích Trong QẠM, các điểm chom sao thường được bô trí trong một khung vuông với hoan cach doc và ngang bằng nhau, mặc dù các câu hình khác la c6 thé (vi du: Cross-QAM)

Tu trong viễn thông kỹ thuật sô dữ liệu thường được nhị phân, số lượng các điểm trong lưới điện † ường là một sức mạnh của 2 (2, 4, 8 ) Kế từ khi

QAM thương là hình vuông, một vài trong sô này là rât hiệm-nhữn ‘hinh

thức phổ biên nhất là 16-QAM, 64-QAM, 128-QAM va 256-QAM Bang cách

di chuyền đên một chòm sao để cao hơn, có thể truyền bit thêm cho môi biêu tượng Tuy nhiên, nêu năng lượng có ) nhũ là các chòm sao là vận như

cũ (băng cách làm một So sánh công bằng), nung diem phai được gân gũi hơn với nhau và vì vậy dễ bị nhiều và tham nhũng hac; nay kê† quả tron một tỷ lệ lôi cao hơn chút và do đó bậc cao QAM có thể cung cập nhiêu dữ lậu hơn ít tin cậy hơn thâp-QAM trật tự, cho năng lượng liên tục có nghĩa là chòm sao

64-OAM và 256-QAM thường được sử dụng trong truyền hình cáp kỹ thuật sô và các ứng dụng modem cáp

Transmitter (máy phát)

" Những hình ảnh sau đây cho thay cau tric ly tưởng của một truyền QAM,

với một tân sô f0 tàu sân bay và đáp ứng tan sô của Ht loc của truyền:

impulse He fy

rator

generator Ề

= Trước tiên dòng chảy của các bit được truyền đi được chia thành hai phần

bằng nhau: quá trình này tạo ra hai tín hiệu độc lập sẽ được truyền đi Chúng được mã hoá riêng biệt giỗng như họ đã ở biên độ một-shift keying

(ASK) modulator Sau đó, một trong những kênh ( "một giai đoạn") là nhân với một cô sin, trong khi các kênh khác (trong "cầu phương") là một nhân

sin Bằng cách này có một giai đoạn 90 ° giữa chúng Họ chỉ đơn giản là

thêm một đến khác và được gửi qua các kênh thực

4 Transmitter

“ Gửi tín hiệu có thể được bày tỏ trong mẫu:

s(t} = y ‘iln} -hy(t- nT, cos(r ft} - ula} -hy(t-nT,) sin(2n ft}

I=-®

"- nơi vc [n] và vs [n] là các hiệu điện thé áp dụng để đáp ứng với

cac biéu tượng thứ n cho cô sin và sóng sin tương ứng

Receiver (Nhan)

“" Nhận chỉ cần thực hiện quá trình ngược của truyền này Lý tưởng câu trúc của nó, được hiến thi trong hình dưới đây với các Hr nhận được

phản ứng tần sô của bộ lọc:

A/D | fe

mm i HAS)

Th

ri) | cos Qos flow

“ Nhân với một cô sin (hoặc một sin) và do một thập vượt qua bộ lọc có thể trích xuất các thành phần trong giai đoạn (hoac trong | cầu phương)

Sau đó, chỉ có một demodulator ASK và hai dòng chảy của các dữ liệu được sáp nhập trở lại

*

s4 cuantzec QAM (hiệu suất)

Các định nghĩa sau đây là cần thiệt trong việc xác định tỷ giá lỗi:

* M = Sô ký hiệu trong điều chê chòm sao

* Eb = năng lượng cho mỗi bit

* Es = năng lượng cho mỗi biểu tượng = KEB với bit k mỗi biểu tượng

* N0 = ồn mật độ điện quang phổ (W / Hz)

* Pb = xác suật của bit-lỗi

* PBC = xác suất của bit-lỗi trên tàu sân bay

* Ps = xác suất của các biểu tượng-lỗi

* PSC = xác suất của các biểu tượng-lỗi trên tàu sân bay

Q(#+) = sal edt x«>0

ge Cuntzed QAM (hiéu suat)

Q (x) là liên quan đến các chức năng bổ sung lỗi Gaussian bởi: O(a) = serfc (5)

, mà là khả năng mà x sẽ được theo đuôi của PDF Gaussian vô

CỰC theo hướng tích cực

Tỷ lệ lỗi trích dẫn ở đây là những phụ gia trong tiêng ồn trắng

Gauss (AWGN)

Nơi tọa độ cho các chòm sao được cho điểm trong bài viet nay, xin lưu ý răng họ đại diện cho một chòm sao không bình thường hóa Tức là, nêu một cụ thể có nghĩa là năng lượng trung bình được yêu cầu (ví dụ như đơn vị năng lượng trung bình), các chòm sao sẽ cân phải được tuyên tính thu nhỏ lại

“ QAM chòm sao có hình chữ nhật, nói

chung, phụ tôi ưu theo nghĩa là họ me mm a

nhiên, họ có lợi thê đáng kế răng chúng ©œ Oo O @

CÓ thể de dàng: lây truyền qua đương là

lêu trên tàu sân bay cau p ương, va

chòm sao không vuông, xử lý bên dưới,

đạt được chút nhẹ hơn tỷ lệ lôi (BER) œ @ +3 OQ

Chòm sao cho sơ đồ hình chữ nhật

16-QAM.

Eo nhat QAM

Cac hinh chu nhat dau tiên cua chom sao QAM thường ap phải là

16-QAM, các biểu đồ chòm sao mà được hiến thị ở đây ôi Gray-bit

ma hoa chuyén nhượng cũng được | ý do là 16-QAM thường là ầu

tiên là một việc xem xét ngắn cho thấy rang 2-QAM va 4-QAM đang

trong giai đoạn thực tê nh han-shift eying (BPSK) va giai đoạn cau

phuong: -shift keying (QPSK), tương ứng Ngoài ra, các lỗi tỷ lệ thực

lên 8-QAM gần đó của 16- QAM (chỉ khoảng 0,5 dB tốt hơn [sửa]),

nhưng ty lệ dư liệu của nó chỉ là ba phantu la của 16-QAM

Biểu hiện cho các biểu tượng-lỗi tý lệ hình chứ nhật QAM không khó

đề lây được, nhưng sản lượng khả khó chịu ngữ Đôi với một số thậm

chí cả các bit trên một biêu tượng, k, biểu hiện chính xác có sản Họ

a một cach dé dang nhat bày tỏ trong mot y nghia cho mdi tau san

ay

1 3 &,

Pe=2(1- 7) @(y 779)

» vivay:

\2

= Bit-l6i ty 16 phy thudc vao bigu tượng để lập bản đồ bit, nhưng cho và một xám

mã hoá chuyền nhượng - đề chúng tôi có thể giả định mỗi lôi biểu tượng nguyên nhân chi có một lỗi bịt - bit-lôi ty lệ là khoảng

n.«?.I/l=x('gy)9(| JVM} *\VM-1Ny 3h 1

" Kể từ khi các tàu sân bay là độc lập, các bit rate lỗi tổng thể là giỗng như mỗi tàu

sân bay tý lệ lôi, giông như BPSK và QPSK

h= ly

4+ QAM

= Cho k lễ, chẳng hạn như 8-QAM k (= 3) là khó khăn hơn để có được

biếu tượng-ty giá lôi, nhưng là một ràng buộc chặt phía trên là:

3k,

P, < 49 ( aT bm, )

Hai chữ nhật 8-chòm sao QAM được hiển thị dưới đây mà không cần

tập bit Những ca hai déu co cùng một khoảng cách tôi thiệu giữa các

điểm biểu tương, và do đó các biêu tượng cùng một tỷ lệ lôi (đên một

xâp xi đầu tiến)

Bit chính xác tỷ lệ lỗi, Pb sẽ phụ thuộc vào bit-chuyển nhượng

Lưu ý răng không phải của chòm sao này được sử dụng trong †hực tê,

như là không phải hình chữ nhật phiên ban cua 8-QAM được tôi ưu

Odd-k QAM

1

Chòm sao sơ đồ chb hình chữ nhật

8-QAM

Thay thế chòm sao sơ đồ cho hcn

8-QAM

+ Không phải hình chữ nhật QAM

Chòm sao sơ đồ cho tròn 8-QAM Chòm sao sơ đồ cho Thông tư