Квадратурная модуляция (QAM)
Для увеличения скорости передачи данных используют так называемую квадратурную амплитудную модуляцию QAM, которая
является амплитудно-фазовым видом модуляции. QAM применяется в кабельных модемах, в стандарте цифрового телевидения
DVB-C, а также, в цифровом радиовещании СВЧ диапазона.
С точки зрения скорости передачи этот вид модуляции намного более эффективен по сравнению с двоичной (BPSK), четырехпозиционной
(QPSK) или восьмипозиционной (8-PSK) фазовой модуляцией. Следует сразу оговориться, что QPSK и 4-QAM на самом деле один
и тот же вид модуляции.
В 16-позиционной QAM (16-QAM) существует по четыре сигнальных значения для каждой из квадратурных компонент I и Q.
Этим достигаются шестнадцать значений суммарного сигнала.
Зная, что 16 = 24, получаем, что в 16-QAM одним символом могут быть переданы четыре бита. Это
означает, что символьная скорость в таком виде модуляции получается в четыре раза меньше битовой, т. е. равна 1/4 от битовой
скорости. Таким образом, данный тип модуляции позволяет организовать спектрально более эффективную передачу данных. Векторная
диаграмма сигнала 16-QAM приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Векторная диаграмма сигнала 16-QAM
Точно так же, как и в других системах модуляции в 16-QAM применяется кодирование Грея. Соответствие сигнальных созвездий,
кода Грея и цифровых значений сигналов I и Q для 16-QAM, приведено на рисунке 2.
Рисунок 2. Соответствие сигнальных созвездий, кода Грея и цифровых значений сигналов I и Q для 16-QAM
Глазковая диаграмма сигналов I и Q для 16-позиционной квадратурной модуляции 16 QAM приведена на рисунке 3.
Рисунок 3. Глазковая диаграмма сигналов I и Q 16-позиционной квадратурной модуляции 16 QAM
В 16-ти позиционной QAM (16-QAM) существует по четыре сигнальных значения для каждой из квадратурных компонент I
и Q. Этим достигаются 16 значений суммарного сигнала.
Для иллюстрации, на рисунке 4 приведена фотография экрана измерительного прибора — векторного анализатора.
На этом рисунке видны векторная, глазковая диаграмма и основные характеристики сигнала 16-QAM на частоте 450 МГц.
Рисунок 4. Экран векторного анализатора, на котором видны векторная, глазковая диаграмма и основные характеристики
сигнала 16-QAM на частоте 450 МГц
Еще одна разновидность QAM — это 32-QAM. Ее характеристики таковы: по шесть сигнальных значений для I и для Q,
что в итоге дает 6 × 6 = 36 точек созвездия для суммарного сигнала. Сигнальное созвездие сигнала 32-QAM
приведено на рисунке 5.
Рисунок 5. Сигнальное созвездие сигнала 32-QAM
Этот тип модуляции наделен особенностью. В итоге, количество значений 36 не соответствует исходным данным, т.к. слишком
велико, (36 > 32). Поэтому, четыре "угловых" сигнальных значения, (на которые приходится большинство мощности
передатчика), опущены. Этим уменьшается значение выходной мощности, которую должен генерировать передатчик. Исходя из того,
что 32 = 25, получаем битовую скорость, равную 5 бит/с и символьную скорость, равную 1/5.
Особенность сигналов QAM — это возможность увеличивать количество сигнальных точек в обмен на помехоустойчивость. В
результате в одной и той же полосе сигналов есть возможность увеличивать скорость передачи цифровой информации. Ограничение
на увеличение пропускной способности канала накладывает только сложность реализации аппаратуры телекоммуникационных устройств
Дата последнего обновления файла
31.01.2020
Литература:
- Steve C. Cripps RF Power Amplifiers for Wireless Communications — ARTECH HOUSE, INC., 2006
- Marian K. Kazimierczuk RF Power Amplifiers — John Wiley & Sons, Ltd 2008
- Радиопередающие устройства: учебник для ВУЗов; под ред. В. В. Шахгильдяна. — 3-е изд., перераб. и
доп. — М.: Радио и связь, 2003.
Вместе со статьей "Квадратурная модуляция (QAM)" читают:
Четырехпозиционная фазовая модуляция (QPSK)
https://digteh.ru/UGFSvSPS/modul/QPSK/
Двухпозиционная фазовая модуляция (BPSK)
https://digteh.ru/UGFSvSPS/modul/BPSK/
Гауссовская модуляция (GMSK)
https://digteh.ru/UGFSvSPS/modul/GMSK/
Быстрая частотная модуляция (FFSK)
https://digteh.ru/UGFSvSPS/modul/FFSK/
MSK-модуляция частотная с минимальным сдвигом по частоте
https://digteh.ru/UGFSvSPS/modul/MSK/
Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2020