Quadrature biên độ điều chế

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 hai đợt tàu sân bay, sử dụng biên độ-shift keying ASK Đề

Quadrature biên độ điều chế

Khái niệm Quadrature biên độ điều chế(QAM)

 QAM) 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 hai đợt tàu sân bay, sử dụng biên độ-shift keying (ASK) Đề án điều chế kỹ thuật số

hoặc điều chế biên độ (AM) kiểu điều chế tương tự Những hai đợt,

thường sinusoids, được ra khỏi giai đoạn với nhau bằng 90 ° và được như vậy gọi là tàu sân bay cầu phương hay thành phần cầu phương -

do đó tên của chương trình này

 Các sóng điều biến được tổng kết, và các dạng sóng kết quả là một sự kết hợp của cả hai giai đoạn-shift keying (PSK) và biên độ-shift keying (ASK), hoặc trong trường hợp tương tự của điều chế pha (PM) và điều chế biên độ Trong trường hợp QAM kỹ thuật số, một số hữu hạn ít

nhất hai giai đoạn, và ít nhất hai amplitudes được sử dụng Modulators PSK thường được thiết kế sử dụng nguyên tắc QAM, nhưng không được coi là QAM kể từ khi biên độ của các hãng truyền tín hiệu điều biến là hằng số

Digital QAM (kỹ thuật số)



Giống như tất cả các chương trình điều chế, QAM truyền tải dữ liệu bằng cách thay đổi một số khía cạnh của một tín hiệu tàu sân bay, hoặc sóng các tàu sân bay, (thường là một sinusoid) để phản ứng lại một tín hiệu dữ liệu Trong trường hợp của QAM, biên độ của hai đợt, 90 độ out-of-pha với nhau (trong cầu phương) đang thay đổi (điều biến hoặc keyed) đại diện cho các tín hiệu dữ liệu Biên độ modulating hai tàu sân bay trong cầu phương có thể được xem như

cả hai tương đương biên độ modulating và giai đoạn modulating một tàu sân bay duy nhất

Giai đoạn điều chế (analog PM) và pha-shift keying (PSK kỹ thuật số) có thể được coi là một trường hợp đặc biệt của QAM, nơi có độ lớn của tín hiệu modulating là một hằng, với giai đoạn chỉ khác

nhau Điều này cũng có thể được mở rộng để điều chế tần số (FM)

Analog QAM(tương thích)

 Khi truyền tín hiệu của hai modulating chúng với

QAM, các tín hiệu truyền đi sẽ có dạng:



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

là tần số tàu sân bay.

Tại nhận, hai modulating tín hiệu có thể được sử

dụng demodulated một demodulator mạch lạc

Multiplies nhận như một tín hiệu nhận được một

cách riêng biệt với một cô sin và cả tín hiệu sin để

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

(t) tương ứng Bởi vì các tài sản orthogonality của

các tín hiệu tàu sân bay, có thể để phát hiện các tín

hiệu modulating một cách độc lập

 Trong trường hợp lý tưởng của I (t) là demodulated

bằng cách nhân tín hiệu truyền đi với một tín hiệu

cô sin:

Analog QAM:đo màu PAL thanh tín hiệu trên một màn hình analyser vector

Analog QAM(tương thích)

 Sử dụng các tiêu chuẩn nhận dạng lượng giác, chúng ta có thể viết nó như:



Low-pass ri lọc (t) loại bỏ điều khoản tần số cao (có chứa 4πf0t), chỉ πf0t), chỉ f0t), chỉ

để lại I (t) nhiệm kỳ Đây là tín hiệu lọc không bị ảnh hưởng bởi Q (t), cho thấy rằng trong giai đoạn thành phần có thể được nhận độc lập của các thành phần cầu phương Tương tự như vậy, chúng tôi có thể nhân s (t) bởi một làn sóng sin và sau đó thấp vượt qua bộ lọc để trích xuất Q (t).

Analog QAM(tương thích)

thống truyền hình NTSC và PAL, nơi mà I-Q-tín hiệu và thực hiện các thành phần của

Chroma (màu sắc) thông tin "Tương thích

QAM" hoặc C-quam được sử dụng trong phát thanh stereo AM đến mang theo các thông tin khác biệt âm thanh stereo.

Fourier phân tích của QAM

 Trong miền tần số, QAM có một mô hình tương tự quang phổ

để điều chế DSB-SC Sử dụng các thuộc tính của biến đổi

Fourier, chúng tôi thấy rằng:

 trong đó S (f), MI (f) và MQ (f) là biến đổi Fourier (tần số-đại diện miền) của s (t), I (t) và Q (t), tương ứng

Quantized QAM (lượng tử hoá)

diện có ích Trong QAM, các điểm chòm sao thường được bố trí trong một khung vuông với khoảng cách dọc và ngang bằng nhau, mặc dù các cấu hình khác là có thể (ví dụ: Cross-QAM)

điểm trong lưới điện thường là một sức mạnh của 2 (2, 4πf0t), chỉ , 8 ) Kể từ khi QAM thường là hình vuông, một vài trong số này là rất hiếm-những hình thức phổ biến nhất là 16-QAM, 64πf0t), chỉ -QAM, 128-QAM và 256-QAM Bằng cách di

chuyển đến một chòm sao để cao hơn, có thể truyền bit thêm cho mỗi biểu tượng Tuy nhiên, nếu năng lượng có nghĩa là các chòm sao là vẫn như cũ (bằng cách làm một so sánh công bằng), những điểm phải được gần gũi hơn với nhau và vì vậy dễ bị nhiễu và tham nhũng khác; này kết quả trong một tỷ

lệ lỗi cao hơn chút và do đó bậc cao QAM có thể cung cấp nhiều dữ liệu hơn ít tin cậy hơn thấp-QAM trật tự, cho năng lượng liên tục có nghĩa là chòm sao

các ứng dụng modem cáp

Transmitter (máy phát)

 Những hình ảnh sau đây cho thấy cấu trúc lý tưởng của một truyền QAM, với một tần

số f0 tàu sân bay và đáp ứng tần số của Ht lọc của truyền:

 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 giống 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.

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

 nơi vc [n] và vs [n] là các hiệu điện thế áp dụng để đáp ứng với các biểu tượng thứ n cho cô sin và sóng sin tương ứng

Receiver (Nhận)

của nó được hiển thị trong hình dưới đây với các Hr nhận được phản ứng tần số của bộ lọc:

trích xuất các thành phần trong giai đoạn (hoặc trong cầu phương) Sau

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

Quantized QAM (hiệu suất)

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

* M = Số ký hiệu trong điều chế 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 suất 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

Quantized QAM (hiệu suất)

 Q (x) là liên quan đến các chức năng bổ sung lỗi Gaussian bởi:

 , 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 tiếng ồn trắng Gauss (AWGN).

Nơi tọa độ cho các chòm sao được cho điểm trong bài viết này, xin lưu ý rằng họ đại diện cho một chòm sao không bình thường hóa Tức là, nếu một cụ thể có nghĩa là năng lượng trung bình

Chữ nhật QAM

 QAM chòm sao có hình chữ nhật, nói

chung, phụ tối ưu theo nghĩa là họ

không tối đa không gian các điểm

chòm sao cho một năng lượng nhất

định Tuy nhiên, họ có lợi thế đáng kể

rằng chúng có thể dễ dàng lây truyền

qua đường là hai điều chế biên độ

xung (PAM) tín hiệu trên tàu sân bay

cầu phương, và có thể dễ dàng

demodulated Các chòm sao không

vuông, xử lý bên dưới, đạt được chút

nhẹ hơn tỷ lệ lỗi (BER) nhưng kho nga

và demodulate Chòm sao cho sơ đồ hình chữ nhật

16-QAM.

Chữ nhật QAM

 Các hình chữ nhật đầu tiên của chòm sao QAM thường gặp phải là 16-QAM, các biểu đồ chòm sao mà được hiển thị ở đây Một Gray-bit mã hoá chuyển nhượng cũng được Lý do là 16-QAM thường là đầu tiên là một việc xem xét ngắn cho thấy rằng 2-QAM và 4πf0t), chỉ -QAM đang trong giai đoạn thực tế nhị phân-shift keying (BPSK) và giai đoạn cầu phương-shift keying (QPSK), tương ứng Ngoài ra, các lỗi

tỷ lệ thực hiện 8-QAM gần đó của 16-QAM (chỉ khoảng 0,5 dB tốt hơn [sửa]), nhưng tỷ lệ dữ liệu của nó chỉ là ba phầntư là của 16-QAM

Biểu hiện cho các biểu tượng-lỗi tỷ lệ hình chữ nhật QAM không khó để lấy được, nhưng sản lượng khá khó chịu ngữ Đối với một

số thậm chí cả các bit trên một biểu tượng, k, biểu hiện chính xác

có sẵn Họ là một cách dễ dàng nhất bày tỏ trong một ý nghĩa cho mỗi tàu sân bay:

Chữ nhật QAM

mã hoá chuyển nhượng - để chúng tôi có thể giả định mỗi lỗi biểu tượng

nguyên nhân chỉ có một lỗi bit - bit-lỗi tỷ lệ là khoảng

tàu sân bay tỷ lệ lỗi, giống như BPSK và QPSK.

Odd-k QAM

 Cho k lẻ, chẳng hạn như 8-QAM k (= 3) là khó khăn hơn để có được biểu tượng-tỷ giá lỗi, nhưng là một ràng buộc chặt phía trên là:

Hai chữ nhật 8-chòm sao QAM được hiển thị dưới đây mà không cần tập bit Những cả hai đều có cùng một khoảng cách tối thiểu giữa các điểm biểu tượng, và do đó các biểu tượng cùng một tỷ lệ lỗi (đến một xấp xỉ đầu tiên)

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

Lưu ý rằng không phải của chòm sao này được sử dụng trong thực tế, như là không phải hình chữ nhật phiên bản của 8-QAM được tối ưu

Odd-k QAM

Chòm sao sơ đồ cho hình chữ nhật Thay thế chòm sao sơ đồ cho hcn 8-QAM 8-QAM

Không phải hình chữ nhật QAM