Квадратурно-амплітудна модуляція — Вікіпедія
Методи модуляції |
---|
Аналогова модуляція |
AM · ЧМ (FM) · ФМ (PM) · QAM · SSB |
Цифрова модуляція |
АМн · ФМн · ЧМн · GMSK OFDM · COFDM · TCM |
Імпульсна модуляція |
АІМ[en] · ДМ · ІКМ · ΣΔ · ШІМ · ЧІМ · ФІМ |
Розширення спектра |
DSSS · FHSS |
Див. також: Демодуляція |
Квадратурно-ампліту́дна модуляція (КАМ) (англ. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)) — різновид амплітудної модуляції сигналу, яка є сумою двох несучих коливань однієї частоти, але зміщених за фазою один відносно одного на 90°, кожне з яких промодулюване по амплітуді своїм модулюючим сигналом:
де та — модулюючі сигнали, — частота-носій.
Квадратурно-амплітудна модуляція використовуюється як в цифрових так і аналогових схемах модуляції. В ній передається два аналогових сигнали повідомлення, або два цифрові потоки біт, за допомогою зміни (модуляції) амплітуд двох сигналів-носіїв, з використанням амплітудної маніпуляції як схеми цифрової модуляції або амплітудної модуляції (АМ) для аналогової схеми модуляції.
КАМ використовується в оптоволоконних системах для збільшення швидкості передачі даних; КАМ16 і КАМ64 можна оптично змоделювати за допомогою 3-крокового інтерферометра.[1]
Як і всі схеми модуляції, КАМ передає дані змінюючи деякі аспекти сигналу носія, або опорної хвилі, (зазвичай синусоїди) відповідно до сигналу даних. У випадку КАМ, змінюється (модулюється) амплітуда двох хвиль, що відрізняються на 90° по фазі одна від одної (в квадратурі) для того, щоб представити сигнал. Амплітудна модуляції двох носіїв в квадратурі можна еквівалентно розглядати як модуляцію обох: фази і амплітуди одного носія.
Фазова модуляція (аналогова ФМ) і фазова маніпуляція (цифрова ФМ) можуть розглядатися як особливий різновид КАМ, в якій магнітуда модульованого сигналу не змінюється, і лише фаза змінюється.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e6/PAL_colour_bar_signal_measured_vector_edit.svg/200px-PAL_colour_bar_signal_measured_vector_edit.svg.png)
При передачі двох сигналів, модульованих за допомогою КАМ, сигнал що передається буде мати форму:
де , і модулюючі сигнали, частота-носій і - дійсна частина.
Приймачем, ці два модульовані сигнали можуть бути демодульовані з використанням когерентного демодулятору. Такий приймач помножує отриманий сигнал окремо із косинусним і синусним сигналом, щоб отримати прийняті оцінки для і відповідно. Завдяки властивості ортогональності опорних сигналів, модульовані сигнали можна виявити незалежно один від одного.
В ідеальному випадку зворотня модулюється виконується за допомогою множення сигналу що передається із косинусним сигналом:
Використовуючи стандартні тригонометричні тотожності, ми можемо записати це як:
Фільтр низьких частот усуває високочастотні складові (що містять в собі ), залишаючи лише складову . Цей фільтрований сигнал не залежить від , що показує, що синфазна складова може бути отримана незалежно квадратурної складової. Так само ми можемо помножити на синусну хвилю і потім пропустити через фільтр низьких частот .
Аналогова КАМ має ті самі недоліки, що і односмугова модуляція: точна фаза носія потрібна аби правильно демодулювати сигнал на приймачі. Якщо демодулююча фаза хоча б трохи інша, це призведе до появи перехресних завад між модульованими сигналами. В КАМ системах потрібно вирішувати якимось чином цю задачу синхронізації носія на приймачі. Когерентний демодулятор повинен бути точно у фазі з отриманим сигналом, інакше модульовані сигнали не можна отримати незалежно. Зазвичай це досягається передачею імпульсного субносія або пілот-сигналу.
Аналогова КАМ використовується в:
- Аналогових системах кольорового телебачення NTSC і PAL, де I- та Q-сигнали передають компоненти хрома (колір) інформації. КАМ фаза-носій відновлується відновлюється із спеціального сигналу кольорової синхронізації, що передається на початку кожного рядка розгортки.
- C-QUAM ("Сумісна КАМ, англ. Compatible QAM") використовується в AM стерео радіо для передачі різниці стерео інформації.
В частотній області, КАМ має схоже спектральне представлення до модуляції DSB-SC. Використовучи властивості перетворення Фур'є, можна отримати наступне:
де S(f), MI(f) і MQ(f) це перетворення Фур'є (представлення в частотній області) сигналів s(t), I(t) і Q(t), відповідно.
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/90/QAM16_Demonstration.gif/220px-QAM16_Demonstration.gif)
Як і в багатьох схемах цифрової модуляції, для КАМ можна побудувати діаграму сигнального сузір'я. В КАМ точки сузір'я, як правило, розташовуються у вигляді квадратної сітки із однаковими вертикальними і горизонтальними відстанями, хоча можливі і інші конфігурації (наприклад Крос-КАМ). Оскільки в цифрових телекомунікаціях дані як правило двійкові, кількість точок в сітці як правило це ступінь числа 2 (2, 4, 8, …). Оскільки КАМ зазвичай квадратні, найпоширенішими загальноприйнятими формами її є 16-КАМ, 64-КАМ і 256-КАМ. Переходячи до сузір'їв більш високого порядку, стає можливим передавати більше біт на символ. Однак, якщо середня енергія сузір'я залишається незмінною, точки повинні знаходитися ближче одна до одної, і тому такий сигнал буде більш чутливим до шуму і іншого спотворення; це призведе до більшої частоти бітових помилок і тому КАМ вищого порядку може передавати більше даних з меншою надійністю доставки їх, ніж КАМ нижчого порядку при постійній середній енергії сузір'я. Для використання КАМ вищого порядку, без збільшення при тому частоти бітових помилок необхідно мати краще співвідношення сигнал/шум збільшуючи енергію сигналу, зменшуючи шум або і те і інше одночасно.
Коли частота передачі даних, яку треба забезпечити більше ніж така, яку може утворити 8-ФМн, зазвичай переходять до використання КАМ, оскільки вона дозволяє досягти більшої відстані між сусідніми точками в площині I-Q, більш рівномірно розподіляючи точки. Ускладненням є те, що точки більше не мають однакової амплітуди, і тому демодулятор тепер повинен правильно визначати як фазу так і амплітуду.
- Модуляція (фізика)
- Квадратурно-фазова модуляція (КФМ)
- 16-позиційна КАМ
- Амплітудна модуляція
- Фазова модуляція
- Частотна модуляція
![]() | Це незавершена стаття з технології. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |
![]() | Це незавершена стаття пов'язана з радіо. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |
Ця стаття не містить посилань на джерела. (січень 2014) |
![]() | Цю статтю потрібно повністю переписати відповідно до стандартів якості Вікіпедії. (січень 2014) |
- ↑ Kylia products [Архівовано 13 липня 2011 у Wayback Machine.], dwdm mux demux, 90 degree optical hybrid, d(q) psk demodulatorssingle polarization