Modulacja QAM

Modulacja QAM (Quadrature Amplitude Modulation) – kwadraturowa modulacja, która łączy dwie najprostsze cyfrowe modulacje: amplitudową (ASK) i fazową (PSK). Ta metoda kodowania polega na zmianie amplitudy nośnej sygnału z jednoczesną zmianą fazy tego sygnału. Skutkuje to możliwością uzyskania 2ⁿ wartości binarnych sygnału. Gdy liczba n przybiera wartość 4, jest mowa o modulacji (2⁴ = 16) 16-QAM. Gdy n wynosi 6 (2⁶ = 64), jest mowa o modulacji 64-QAM. Im większa wartość współczynnika n, tym dane są bardziej „upakowane” w danym kanale. Skutkiem są większa pojemność sieci i możliwość osiągnięcia większych prędkości transmisji danych (dlatego cecha ta ma zastosowanie sieciach LTE).

Modulacja 16-QAM 

Diagram konstelacji modulacji 16-QAM jest zobrazowany na 16 punktach konstelacyjnych (2⁴ = 16). W efekcie daje to 16 możliwych kombinacji wartości binarnych sygnału modulowanego (wejściowego).

Rys. 1. Diagram konstelacji modulacji 16-QAM

Modulacja 64-QAM 

Diagram konstelacji modulacji 64-QAM jest zobrazowany na 64 punktach konstelacyjnych (2⁶ = 64). Odpowiada to 64 możliwym wartościom binarnym sygnału modulowanego.

Rys. 2. Diagram konstelacji modulacji 64-QAM

Podstawową funkcją diagramów konstelacji podczas serwisowania sieci DVB-T jest możliwość rozpoznania rodzaju awarii i lokalizacji jej wystąpienia.

Charakterystyczną cechą QAM jest jej duża wydajność widmowa (w porównaniu do modulacji PSK, FSK i ich odmian). Oznacza to, że w kanale o małej szerokości widma jest możliwy szybki przesył dużej ilości danych – pod warunkiem zachowania wysokiego współczynnika SNR (Signal to Noise Ratio – stosunek mocy sygnału użytecznego do mocy szumu), który jest odpowiednikiem jakości sygnału.

Tab. 1. Porównanie teoretycznej wydajności widmowej modulacji

Teoretyczna wydajność widmowa modulacji 16-QAM jest równa 4 b/Hz/s. Natomiast teoretyczna wydajność widmowa modulacji 64-QAM wynosi 6 b/Hz/s. Im większy współczynnik n, tym lepsza wydajność widmowa.

Tab. 2. Efektywność widmowa modulacji

Dobór współczynnika n modulacji n-QAM zależy od warunków transmisji. Dla niskich wartości n (np. 4-QAM) modulacja jest stosowana na granicy zasięgu stacji nadawczej i charakteryzuje się niską wartością prędkości transmisji. W przypadku średnich wartości współczynnika n (np. 16-QAM) prędkość transmisji również jest średnia, a modulacja ta jest stosowana w przypadku obszarów o umiarkowanych warunkach zasięgowych. Modulacja 64-QAM lub 256-QAM cechuje się dużą prędkością transmisji przy niewielkiej odległości od stacji nadawczej.

Wyżej wymienione cechy mają zastosowanie w sieciach LTE. Modulacje 64-QAM i 256-QAM są w nich stosowane do pobierania danych, a maksymalnie 64-QAM jest wykorzystywana do wysyłania danych. Przy wysokich wartościach współczynnika n zarówno pojemność sieci, jak i prędkość przesyłania danych są większe (jeżeli są zachowane dobre warunki radiowe). Niestety dzieje się to kosztem większego prawdopodobieństwa przekłamania (zaszumienia) sygnału.

Zastosowanie QAM: 

DVB-T/DVB-T2, Wi-Fi, LTE