Quadrature biên độ điều chế

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) và tần số-shift keying (FSK), cho này có thể được coi là một trường hợp đặc biệt của điều chế pha. 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 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) Analog QAM được sử dụng trong các hệ 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) Theo đề án điều chế với nhiều kỹ thuật số, các biểu đồ chòm sao là một đại 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). Từ trong viễn thông kỹ thuật số dữ liệu thường được nhị phân, số lượng các điểm trong lưới điện thường là một sức mạnh của 2 (2, 4, 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, 64-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 64-QAM và 256-QAM thường được sử dụng trong truyền hình cáp kỹ thuật số và 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. Transmitter 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) Nhận chỉ cần thực hiện quá trình ngược của truyền này. Lý tưởng cấu trúc của nó được hiển thị trong hình dưới đây với các Hr nhận được phản ứng tần số của bộ lọc: Nhân với một cô sin (hoặc một sin) và do một thấp vượt qua bộ lọc có thể 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 được yêu cầu (ví dụ như đơn vị năng lượng trung bình), các chòm sao sẽ cần phải được tuyến tính thu nhỏ lại. 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 4-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 v ì v ậy: Bit-lỗi tỷ lệ phụ thuộc vào biểu tượng để lập bản đồ bit, nhưng cho và một xám 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 Kể từ khi các tàu sân bay là độc lập, các bit rate lỗi tổng thể là giống như mỗi 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 Chòm sao sơ đồ cho tròn 8-QAM. Chòm sao sơ đồ cho Thông tư