Điều chế QAM truyền hai tín hiệu thông điệp tương tự hoặc hai luồng bit kỹ thuật số bằng cách thay đổi (điều chế) biên độ của hai sóng mang bằng cách sử dụng sơ đồ điều chế kỹ thuật số ASK hoặc AM tương tự.
Nguyên tắc làm việc
Hai sóng mang có cùng tần số, thường là hình sin, lệch pha với nhau 90 ° và do đó được gọi là sóng mang vuông góc hoặc thành phần vuông góc - do đó có tên mạch. Các sóng điều chế được tổng hợp và dạng sóng cuối cùng là sự kết hợp của cả khóa dịch pha (PSK) và khóa dịch biên độ (ASK), hoặc trong trường hợp tương tự điều chế pha (PM) và điều chế biên độ.
Giống như tất cả các sơ đồ điều chế, QAM truyền dữ liệu bằng cách thay đổi một số khía cạnh của tín hiệu sóng mang (thường là sóng hình sin) để đáp ứng với tín hiệu dữ liệu. Trong trường hợp QAM kỹ thuật số, các mẫu nhiều pha và nhiều biên độ được sử dụng. Khóa dịch pha (PSK) là một dạng QAM đơn giản hơn, trong đó biên độ sóng mang là không đổi và chỉ có sự dịch chuyển pha.
Trong trường hợp cong vênhTruyền QAM, sóng mang là tập hợp của hai sóng hình sin cùng tần số, lệch pha nhau 90 ° (theo phương vuông góc). Chúng thường được gọi là thành phần "I" hoặc trong pha, cũng như "Q" hoặc thành phần vuông góc. Mỗi sóng thành phần được điều biến biên độ, nghĩa là biên độ của nó được thay đổi để biểu thị dữ liệu phải được truyền trước khi có thể kết hợp với nhau.
Đơn
Ranh giới quyết định bằng chữ khắc trong ảnh trên cho biết ranh giới của bề mặt (hoặc "ranh giới quyết định", theo nghĩa đen).
QAM (điều chế biên độ vuông góc) được sử dụng rộng rãi như một sơ đồ điều chế cho các hệ thống viễn thông kỹ thuật số như chuẩn Wi-Fi 802.11. Có thể đạt được hiệu quả quang phổ cao tùy ý với QAM bằng cách đặt kích thước chòm sao phù hợp, chỉ bị giới hạn bởi mức độ nhiễu và độ tuyến tính của liên kết.
Điều chếQAM được sử dụng trong hệ thống cáp quang khi tốc độ bit tăng lên. QAM16 và QAM64 có thể được mô phỏng quang học với giao thoa kế 3 kênh.
Công nghệ số
Trong QAM kỹ thuật số, mỗi sóng thành phần bao gồm các mẫu biên độ không đổi, mỗi mẫu chiếm một khoảng thời gian duy nhất và biên độ được lượng tử hóa, giới hạn ở một trong số lượng hữu hạn các mức đại diện cho một hoặc nhiều chữ số nhị phân (bit) của một bit kỹ thuật số. Trong QAM tương tự, biên độ của mỗi thành phần của sóng sin thay đổi liên tụcđúng lúc với tín hiệu tương tự.
Điều chế pha (PM tương tự) và khóa (PSK kỹ thuật số) có thể được coi là một trường hợp đặc biệt của QAM, trong đó cường độ của tín hiệu điều chế là không đổi, chỉ thay đổi pha. Điều chế cầu phương cũng có thể được mở rộng sang điều chế tần số (FM) và khóa (FSK), vì chúng có thể được coi là phân loài của nó.
Cũng như nhiều sơ đồ điều chế kỹ thuật số, sơ đồ chòm sao rất hữu ích cho QAM. Trong QAM, các điểm chòm sao thường được sắp xếp trong một lưới vuông với khoảng cách theo chiều dọc và chiều ngang bằng nhau, mặc dù có thể có các cấu hình khác (ví dụ: Cross-QAM). Vì dữ liệu thường là nhị phân trong viễn thông kỹ thuật số, nên số điểm trong lưới thường là 2 (2, 4, 8,…).
Bởi vì QAM thường là hình vuông, một số rất hiếm - các hình dạng phổ biến nhất là 16-QAM, 64-QAM và 256-QAM. Bằng cách di chuyển đến một chòm sao có thứ tự cao hơn, nhiều bit hơn cho mỗi biểu tượng có thể được truyền đi. Tuy nhiên, nếu năng lượng trung bình của chòm sao không đổi (bằng cách so sánh công bằng), thì các điểm sẽ gần nhau hơn và do đó dễ bị nhiễu và các vấn đề khác.
Điều này dẫn đến tỷ lệ lỗi bit cao hơn và do đó QAM bậc cao hơn có thể cung cấp nhiều dữ liệu kém tin cậy hơn QAM bậc thấp hơn cho năng lượng chòm sao trung bình không đổi. Việc sử dụng QAM bậc cao hơn mà không làm tăng tỷ lệ lỗi bit yêu cầu cao hơntỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) bằng cách tăng năng lượng tín hiệu, giảm nhiễu hoặc cả hai.
Hỗ trợ kỹ thuật
Nếu yêu cầu tốc độ dữ liệu vượt quá tốc độ được cung cấp bởi 8-PSK, thì việc chuyển sang QAM sẽ phổ biến hơn vì nó đạt được khoảng cách lớn hơn giữa các điểm liền kề trong mặt phẳng I-Q, phân phối các điểm đồng đều hơn. Một yếu tố phức tạp là các điểm không còn có cùng biên độ và do đó, bộ giải điều chế giờ phải phát hiện chính xác cả pha và biên độ, thay vì chỉ pha.
Truyền hình
64-QAM và 256-QAM thường được sử dụng trong truyền hình cáp kỹ thuật số và modem cáp. Tại Hoa Kỳ, 64-QAM và 256-QAM là các sơ đồ điều chế cáp kỹ thuật số được ủy quyền được SCTE tiêu chuẩn hóa trong tiêu chuẩn ANSI / SCTE 07 2013. Lưu ý rằng nhiều nhà tiếp thị sẽ gọi chúng là QAM-64 và QAM-256. Điều chế của Vương quốc Anh QAM-64 được sử dụng cho TV kỹ thuật số mặt đất (Freeview) và 256-QAM được sử dụng cho Freeview-HD.
Hệ thống liên lạc được thiết kế để đạt được mức hiệu quả quang phổ rất cao thường sử dụng tần số rất dày đặc trong loạt bài này. Ví dụ: các thiết bị Ethernet Powerplug AV2 500-Mbit hiện tại sử dụng thiết bị 1024-QAM và 4096-QAM, cũng như các thiết bị trong tương lai sử dụng tiêu chuẩn ITU-T G.hn để kết nối với hệ thống dây điện gia đình hiện có.(cáp đồng trục, đường dây điện thoại và đường dây điện); 4096-QAM cung cấp 12 bit / biểu tượng.
Một ví dụ khác là công nghệ ADSL cho đồng xoắn đôi, kích thước chòm sao đạt đến 32768-QAM (trong thuật ngữ ADSL được gọi là tải bit hoặc bit trên mỗi âm, 32768-QAM tương đương với 15 bit trên mỗi âm).
Hệ thống vòng kín băng thông cực cao cũng sử dụng 1024-QAM. Bằng cách sử dụng 1024-QAM, mã hóa và điều chế thích ứng (ACM) và XPIC, các nhà sản xuất có thể đạt được dung lượng gigabit trong một kênh 56 MHz.
Trong bộ thu SDR
Được biết rằng tần số tròn 8-QAM là điều chế 8-QAM tối ưu theo nghĩa là cần công suất trung bình thấp nhất cho một khoảng cách Euclide tối thiểu nhất định. Tần số 16-QAM là dưới mức tối ưu, mặc dù một tần số tối ưu có thể được tạo dọc theo các đường giống như 8-QAM. Các tần số này thường được sử dụng khi điều chỉnh một máy thu SDR. Các tần số khác có thể được tạo lại bằng cách thao tác với các tần số tương tự (hoặc tương tự). Những phẩm chất này được sử dụng tích cực trong các bộ thu và phát SDR hiện đại, bộ định tuyến, bộ định tuyến.
