Was ist QAM: Quadraturamplitudenmodulation

"QAM: Quadraturamplitudenmodulation kombiniert Amplituden- und Phasenänderungen, um zusätzliche Kapazität zu erhalten, und wird häufig für die Datenkommunikation verwendet. Quadraturamplitudenmodulation, QAM verwendet sowohl Amplituden- als auch Phasenkomponenten, um eine Modulationsform bereitzustellen, die ein hohes Maß an Effizienz bei der Frequenznutzung bietet. ----- FMUSER"

Es ist in der Lage, eine hochwirksame Form der Modulation von Daten bereitzustellen, und als solche wird es in allen Bereichen verwendet, von Mobiltelefonen über Wi-Fi bis hin zu fast allen anderen Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikationssystemen.

#Was ist QAM, Quadraturamplitudenmodulation?
Quadraturamplitudenmodulation, QAM ist ein Signal, bei dem zwei um 90 Grad phasenverschobene Ladungsträger (dh Sinus und Cosinus) moduliert und kombiniert werden. Aufgrund ihrer 90 ° -Phasendifferenz sind sie in Quadratur und dies führt zu dem Namen. Oft wird ein Signal als In-Phase- oder "I" -Signal bezeichnet, und das andere ist das Quadratur- oder "Q" -Signal.

Das resultierende Gesamtsignal, das aus der Kombination von I- und Q-Trägern besteht, enthält sowohl Amplituden- als auch Phasenvariationen. In Anbetracht der Tatsache, dass sowohl Amplituden- als auch Phasenschwankungen vorliegen, kann dies auch als eine Mischung aus betrachtet werden Amplituden- und Phasenmodulation.

Eine Motivation für die Verwendung der Quadraturamplitudenmodulation ergibt sich aus der Tatsache, dass ein gerades amplitudenmoduliertes Signal, dh ein Doppelseitenband, selbst mit einem unterdrückten Träger, die doppelte Bandbreite des Modulationssignals einnimmt. Dies ist sehr verschwenderisch von den verfügbaren Frequenzbereich. QAM stellt das Gleichgewicht wieder her, indem zwei unabhängige Doppelseitenband-unterdrückte Trägersignale in das gleiche Spektrum wie ein gewöhnliches Doppelseitenband-unterdrücktes Trägersignal gebracht werden.

Siehe auch: >>Vergleich 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM 

#Analog und digitales QAM
QAM mit Quadraturamplitudenmodulation kann in einem sogenannten analogen oder digitalen Format vorliegen. Das Analogon Versionen von QAM werden typischerweise verwendet, um zu ermöglichen, dass mehrere analoge Signale auf einem einzigen Träger übertragen werden. 

Beispielsweise wird es in PAL- und NTSC-Fernsehsystemen verwendet, bei denen die verschiedenen von QAM bereitgestellten Kanäle es ermöglichen, die Komponenten von Chroma- oder Farbinformationen zu übertragen. In Funkanwendungen wird ein als C-QUAM bekanntes System für AM-Stereoradio verwendet. Hier ermöglichen die verschiedenen Kanäle, dass die beiden für Stereo erforderlichen Kanäle auf dem einzelnen Träger übertragen werden können.

# Digital-Analog-Konvertierungstechniken

Digitale Formate der QAM werden oft als "quantisiert QAM" bezeichnet, und sie werden zunehmend für die Datenkommunikation häufig in Funkkommunikationssystemen verwendet werden. Funk-Kommunikationssysteme, die von Mobilfunktechnologie, wie im Fall von LTE durch Funksysteme einschließlich WiMAX und Wi-Fi 802.11 verwenden eine Vielzahl von Formen der QAM, und die Verwendung von QAM werden nur auf dem Gebiet der Funkkommunikation zu erhöhen.

Siehe auch: >> Sechs QAM-Formate Index, den Sie kennen sollten 

Digital / quantisiert QAM Grundlagen
Quadraturamplitudenmodulation, QAM, bei Verwendung für die digitale Übertragung für Radio Kommunikationsanwendungen ist in der Lage, höhere Datenraten als gewöhnliche amplitudenmodulierte Schemata und phasenmodulierte Schemata zu übertragen.

Grundsignale weisen nur zwei Positionen auf, die die Übertragung von 0 oder 1 ermöglichen. Mit QAM können viele verschiedene Punkte verwendet werden, die jeweils definierte Werte für Phase und Amplitude aufweisen. Dies ist als Konstellationsdiagramm bekannt. Den verschiedenen Positionen werden unterschiedliche Werte zugewiesen, und auf diese Weise kann ein einzelnes Signal Daten mit einer viel höheren Rate übertragen.

#Konstellationsdiagramm für ein 16QAM-Signal, das die Position der verschiedenen Punkte zeigt

Wie oben gezeigt, sind die Konstellationspunkte typischerweise in einem quadratischen Gitter mit gleichem horizontalen und vertikalen Abstand angeordnet. Obwohl Daten binär sind, sind die häufigsten Formen von QAM, wenn auch nicht alle, dort, wo die Konstellation ein Quadrat mit einer Anzahl von Punkten bilden kann, die einer Potenz von 2 entspricht, dh 4, 16, 64. . . . dh 16QAM, 64QAM usw.

Durch Verwendung von Modulationsformaten höherer Ordnung, dh mehr Punkte auf der Konstellation, ist es möglich, mehr Bits pro Symbol zu übertragen. Die Punkte liegen jedoch näher beieinander und sind daher anfälliger für Rauschen und Datenfehler.

Der Vorteil der Umstellung auf Formate höherer Ordnung besteht darin, dass mehr Punkte in der Konstellation vorhanden sind und daher mehr Bits pro Symbol übertragen werden können. Der Nachteil ist, dass die Konstellationspunkte näher beieinander liegen und die Verbindung daher anfälliger für Rauschen ist. Infolgedessen werden Versionen höherer Ordnung von QAM nur verwendet, wenn ein ausreichend hohes Signal-Rausch-Verhältnis vorliegt.

Um ein Beispiel, wie QAM betreibt bereitzustellen, das Konstellationsdiagramm unten zeigt die Werte mit den verschiedenen Staaten für eine 16QAM Signal zugeordnet. Daraus ist ersichtlich, dass ein kontinuierlicher Bitstrom zu Vieren gruppiert und als eine Sequenz wiedergegeben werden.

Siehe auch: >> QAM Modulator & Demodulator  

# Bit-Sequenz-Mapping für ein 16QAM-Signal 
Bit-Sequenz-Mapping für einen 16QAM Signal
Normalerweise ist der QAM niedrigster Ordnung 16QAM. Der Grund dafür, dass dies die niedrigste Ordnung ist, die normalerweise angetroffen wird, ist, dass 2QAM mit der binären Phasenumtastung identisch ist. BPSKund 4QAM ist dasselbe wie Quadratur-Phasenumtastung QPSK.

Zusätzlich 8QAM wird nicht häufig verwendet. Dies liegt daran, Fehlerratenleistung 8QAM ist fast die gleiche wie die der 16QAM - sie ist nur etwa 0.5 dB besser und der Datenrate nur zu drei Vierteln die des 16QAM. Dies ergibt sich aus der rechtwinkligen, statt quadratische Form der Konstellation.

#QAM Vor- und Nachteile

Obwohl QAM die Effizienz von zu erhöhen scheint Übertragung Für Funkkommunikationssysteme, die sowohl Amplituden- als auch Phasenvariationen verwenden, weist es eine Reihe von Nachteilen auf. 

● Das erste ist, dass es anfälliger für Rauschen ist, da die Zustände näher beieinander liegen, sodass ein geringerer Rauschpegel erforderlich ist, um das Signal an einen anderen Entscheidungspunkt zu verschieben. Empfänger zur Verwendung mit Phasen- oder Frequenzmodulation können beide Begrenzungsverstärker verwenden, die jegliches Amplitudenrauschen entfernen und dadurch die Rauschabhängigkeit verbessern können. Dies ist bei QAM nicht der Fall.

● Die zweite Begrenzung ist auch mit der Amplitudenkomponente des Signals zugeordnet ist. Wenn eine Phase oder Frequenz modulierten Signals in einem Funksender verstärkt, gibt es keine Notwendigkeit, lineare Verstärker zu verwenden, während bei der Verwendung von QAM, das eine Amplitudenkomponente enthält, die Linearität beibehalten werden muss. Leider Linearverstärker sind weniger effizient und verbrauchen mehr Energie, und das macht sie für mobile Anwendungen weniger attraktiv.

Siehe auch: >>512 QAM vs 1024 QAM vs 2048 QAM vs 4096 QAM Modulationstypen

#QAM vs PSK & andere Modi
Bei der Entscheidung für eine Modulationsform lohnt es sich, AM mit PSK und anderen Modi zu vergleichen, um zu sehen, was sie jeweils zu bieten haben.

Da gibt es Vor- und Nachteile der Verwendung von QAM ist es notwendig, QAM mit anderen Verkehrsträgern, bevor sie eine Entscheidung über den optimalen Modus zu vergleichen. Signalpegel, Rauschen, erforderliche Datenrate, etc. - Einige Funk-Kommunikationssysteme dynamisch das Modulationsschema abhängig von den Verbindungsbedingungen und Anforderungen ändern

Die nachstehende Tabelle vergleicht verschiedene Modulationsformen:

MODULATION	BITS PRO SYMBOL	- FEHLERRAND -	KOMPLEXITÄT
OOK	1	1/2	0.5	Sneaker
BPSK	1	1	1	Medium
QPSK	2	1 / 2	0.71	Medium
16 QAM	4	2 / 6	0.23	High
64QAM	6	2 / 14	0.1	High

Typischerweise wird gefunden, daß wenn die Datenraten, die über die mit 8-PSK erreicht werden kann benötigt werden, ist es üblich, Quadraturamplitudenmodulation zu verwenden. Dies ist, weil es einen größeren Abstand zwischen benachbarten Punkten in der I hat - Q-Ebene, und diese seine Störsicherheit erhöht. Als Ergebnis kann es die gleiche Datenrate zu einem niedrigeren Signalpegel zu erreichen.

Jedoch sind die Punkte nicht mehr die gleiche Amplitude. Das heißt, der Demodulator ist sowohl Phase und Amplitude erfassen. Auch die Tatsache, dass die Amplitude variiert bedeutet, daß ein linearer Verstärker si erforderlich, um das Signal zu verstärken.

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