QAM մոդուլյացիան փոխանցում է երկու անալոգային հաղորդագրության ազդանշան կամ երկու թվային բիթ հոսք՝ փոփոխելով (մոդուլավորելով) երկու կրիչ ալիքների ամպլիտուդները՝ օգտագործելով ASK կամ անալոգային AM թվային մոդուլյացիայի սխեմա:
Աշխատանքի սկզբունք
Նույն հաճախականության երկու կրիչ ալիքներ, սովորաբար սինուսոիդներ, միմյանցից 90°-ով դուրս են ֆազից և, հետևաբար, կոչվում են քառակուսային կրիչներ կամ քառակուսային բաղադրիչներ, այստեղից էլ շղթայի անվանումը: Մոդուլացված ալիքներն ամփոփվում են, և վերջնական ալիքի ձևը թե՛ փուլային հերթափոխի ստեղնավորման (PSK) և թե՛ ամպլիտուդային հերթափոխի ստեղնավորման (ASK) կամ անալոգային դեպքում փուլային մոդուլյացիայի (PM) և ամպլիտուդի մոդուլյացիայի համակցություն է::
Ինչպես մոդուլյացիայի բոլոր սխեմաները, QAM-ը փոխանցում է տվյալներ՝ փոխելով կրիչի ալիքի ազդանշանի որոշ ասպեկտներ (սովորաբար սինուսային ալիք)՝ ի պատասխան տվյալների ազդանշանի: Թվային QAM-ի դեպքում օգտագործվում են բազմաֆազ և բազմակի ամպլիտուդի նմուշներ: Փուլային հերթափոխի ստեղնավորումը (PSK) QAM-ի ավելի պարզ ձև է, որտեղ կրիչի ամպլիտուդը հաստատուն է և միայն փուլային տեղաշարժը:
Ծռության դեպքումQAM փոխանցում, կրող ալիքը նույն հաճախականության երկու սինուսային ալիքների հավաքածու է՝ միմյանցից 90° փուլով (քառակուսիով): Դրանք հաճախ կոչվում են «I» կամ ներփուլային բաղադրիչ, ինչպես նաև «Q» կամ քառակուսի բաղադրիչ: Յուրաքանչյուր բաղադրիչի ալիքը ամպլիտուդի մոդուլյացիայի է ենթարկվում, ինչը նշանակում է, որ դրա ամպլիտուդը փոխվում է՝ ներկայացնելու այն տվյալները, որոնք պետք է փոխանցվեն՝ նախքան դրանք համատեղելը:
Դիմում
Վերևում գտնվող լուսանկարում գտնվող մակագրության որոշման սահմանները ցույց են տալիս մակերեսի սահմանը (կամ «որոշման սահմանը», բառացիորեն):
QAM (քառակուսային ամպլիտուդի մոդուլյացիան) լայնորեն օգտագործվում է որպես թվային հեռահաղորդակցության համակարգերի մոդուլյացիայի սխեման, ինչպիսիք են 802.11 Wi-Fi ստանդարտները: Կամայական բարձր սպեկտրային արդյունավետություն կարելի է ձեռք բերել QAM-ի միջոցով՝ սահմանելով համաստեղության համապատասխան չափը, որը սահմանափակվում է միայն աղմուկի մակարդակով և կապի գծայինությամբ:
QAM մոդուլյացիան օգտագործվում է օպտիկամանրաթելային համակարգերում, քանի որ բիթային արագությունը մեծանում է: QAM16-ը և QAM64-ը կարելի է օպտիկական նմանակել 3-ալիքային ինտերֆերոմետրի միջոցով:
Թվային տեխնոլոգիա
Թվային QAM-ում յուրաքանչյուր բաղադրիչ ալիքը բաղկացած է հաստատուն ամպլիտուդի նմուշներից, որոնցից յուրաքանչյուրը զբաղեցնում է մեկ ժամանակային ընդմիջում, և ամպլիտուդան քվանտացված է՝ սահմանափակված սահմանափակ թվով մակարդակներից մեկով, որը ներկայացնում է մեկ կամ մի քանի երկուական թվանշաններ (բիթեր): թվային մի քիչ: Անալոգային QAM-ում սինուսային ալիքի յուրաքանչյուր բաղադրիչի ամպլիտուդան անընդհատ փոխվում էժամանակին անալոգային ազդանշանով։
Ֆազային մոդուլյացիան (անալոգային PM) և ստեղնավորումը (թվային PSK) կարելի է դիտարկել որպես QAM-ի հատուկ դեպք, որտեղ մոդուլացնող ազդանշանի մեծությունը հաստատուն է, միայն փուլը փոխվում է: Քառակուսային մոդուլյացիան կարող է տարածվել նաև հաճախականության մոդուլյացիայի (FM) և ստեղնավորման (FSK) վրա, քանի որ դրանք կարելի է համարել որպես դրա ենթատեսակ:
Ինչպես շատ թվային մոդուլյացիայի սխեմաների դեպքում, համաստեղության դիագրամը օգտակար է QAM-ի համար: QAM-ում համաստեղության կետերը սովորաբար դասավորված են քառակուսի ցանցի մեջ՝ հավասար ուղղահայաց և հորիզոնական տարածություններով, չնայած այլ կոնֆիգուրացիաներ (օրինակ՝ Cross-QAM) հնարավոր են: Քանի որ թվային հեռահաղորդակցության մեջ տվյալները սովորաբար երկուական են, ցանցի կետերի թիվը սովորաբար 2 է (2, 4, 8, …):
Քանի որ QAM-ը սովորաբար քառակուսի է, որոշները հազվադեպ են. ամենատարածված ձևերն են 16-QAM, 64-QAM և 256-QAM: Տեղափոխվելով ավելի բարձր կարգի համաստեղություն՝ մեկ խորհրդանիշի համար ավելի շատ բիթ կարող է փոխանցվել: Այնուամենայնիվ, եթե համաստեղության միջին էներգիան մնում է նույնը (արդար համեմատության միջոցով), ապա կետերը պետք է ավելի մոտ լինեն միմյանց և, հետևաբար, ավելի ենթակա լինեն աղմուկի և այլ կոռուպցիայի:
Սա հանգեցնում է բիթային սխալի ավելի բարձր մակարդակի, և, հետևաբար, ավելի բարձր կարգի QAM-ը կարող է ավելի քիչ վստահելի տվյալներ տրամադրել, քան ցածր կարգի QAM-ը համաստեղության միջին էներգիայի համար: Ավելի բարձր կարգի QAM-ի օգտագործումը առանց բիթային սխալի տոկոսադրույքի մեծացման պահանջում է ավելի բարձրազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը (SNR)՝ ավելացնելով ազդանշանի էներգիան, նվազեցնելով աղմուկը կամ երկուսն էլ:
Տեխնիկական օգնություն
Եթե տվյալների արագությունը գերազանցում է 8-PSK-ի առաջարկածին, ապա ավելի սովորական է անցնել QAM, քանի որ այն ավելի մեծ հեռավորություն է ձեռք բերում I-Q հարթության հարակից կետերի միջև՝ բաշխելով կետերը ավելի հավասար: Բարդացնող գործոնն այն է, որ կետերն այլևս չունեն նույն ամպլիտուդը, և այդ պատճառով դեմոդուլյատորն այժմ պետք է ճիշտ հայտնաբերի և՛ փուլը, և՛ ամպլիտուդը, այլ ոչ թե պարզապես փուլը:
Հեռուստատեսություն
64-QAM-ը և 256-QAM-ը հաճախ օգտագործվում են թվային կաբելային հեռուստատեսության և կաբելային մոդեմների մեջ: Միացյալ Նահանգներում 64-QAM-ը և 256-QAM-ը թույլատրված թվային մալուխի մոդուլյացիայի սխեմաներ են, որոնք ստանդարտացված են SCTE-ի կողմից ANSI/SCTE 07 2013 ստանդարտով: Նկատի ունեցեք, որ շուկայավարներից շատերը դրանք անվանում են QAM-64 և QAM-256: Մեծ Բրիտանիայի մոդուլյացիան QAM-64 օգտագործվում է թվային ցամաքային հեռուստատեսության համար (Freeview), իսկ 256-QAM-ը՝ Freeview-HD-ի համար:
Հաղորդակցման համակարգերը, որոնք նախատեսված են սպեկտրային արդյունավետության շատ բարձր մակարդակների հասնելու համար, սովորաբար այս շարքում օգտագործում են շատ խիտ հաճախականություններ: Օրինակ՝ ներկայիս Powerplug AV2 500-Մբիթ Ethernet սարքերը օգտագործում են 1024-QAM և 4096-QAM սարքեր, ինչպես նաև ապագա սարքեր՝ օգտագործելով ITU-T G.hn ստանդարտը՝ գոյություն ունեցող տան լարերին միանալու համար:(կոաքսիալ մալուխ, հեռախոսագծեր և էլեկտրահաղորդման գծեր); 4096-QAM-ն ապահովում է 12 բիթ/նշան:
Մեկ այլ օրինակ է ոլորված զույգ պղնձի ADSL տեխնոլոգիան, որի համաստեղության չափը հասնում է 32768-QAM-ի (ADSL տերմինաբանության մեջ սա կոչվում է բիթ-բեռնում կամ բիթ մեկ տոնով, 32768-QAM-ը համարժեք է 15 բիթ մեկ տոննայի համար):
Գերբարձր թողունակության փակ հանգույց համակարգերը նույնպես օգտագործում են 1024-QAM: Օգտագործելով 1024-QAM, հարմարվողական կոդավորում և մոդուլյացիա (ACM) և XPIC, արտադրողները կարող են ձեռք բերել գիգաբիթ հզորություն մեկ 56 ՄՀց ալիքով:
SDR ընդունիչում
Հայտնի է, որ 8-QAM շրջանաձև հաճախականությունը 8-QAM օպտիմալ մոդուլյացիա է այն իմաստով, որ անհրաժեշտ է նվազագույն միջին հզորություն տվյալ նվազագույն Էվկլիդեսյան հեռավորության համար: 16-QAM հաճախականությունը ենթաօպտիմալ է, չնայած օպտիմալը կարող է ստեղծվել նույն գծերով, ինչ 8-QAM: Այս հաճախականությունները հաճախ օգտագործվում են SDR ստացողի թյունինգի ժամանակ: Այլ հաճախականությունները կարող են վերստեղծվել՝ շահարկելով նմանատիպ (կամ նմանատիպ) հաճախականություններ: Այս որակներն ակտիվորեն օգտագործվում են ժամանակակից SDR ընդունիչներում և ընդունիչներում, երթուղիչներում, երթուղիչներում:
