Quadrature Amplitude Modulation (QAM) หมายถึงอะไร?

Quadrature Amplitude Modulation (QAM) เป็นชื่อของชุดวิธีการมอดูเลตแบบดิจิทัลและวิธีการมอดูเลตแอนะล็อกที่เกี่ยวข้องซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการส่งข้อมูลในโทรคมนาคมสมัยใหม่ ใช้รูปแบบการมอดูเลตแบบดิจิตอล Amplitude Shift Keying (ASK) หรือรูปแบบการมอดูเลตแบบแอนะล็อก Amplitude Modulation (AM) เพื่อส่งสัญญาณข้อความแอนะล็อกสองสัญญาณหรือสตรีมบิตดิจิทัลสองช่องโดยการเปลี่ยน (มอดูเลต) แอมพลิจูดของสองพาหะ พาหะสองตัวที่มีความถี่เท่ากันอยู่ห่างจากเฟสกัน 90° เงื่อนไขนี้เรียกว่าการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส สัญญาณที่ส่งถูกสร้างขึ้นโดยการเพิ่มคลื่นพาหะสองคลื่น มีแอมพลิจูดที่แน่นอนซึ่งเป็นผลมาจากผลรวมของสัญญาณทั้งสองและเฟสซึ่งขึ้นอยู่กับผลรวมของสัญญาณอีกครั้ง วิธีนี้ช่วยเพิ่มแบนด์วิดท์ที่มีประสิทธิภาพเป็นสองเท่า QAM ยังใช้กับพัลส์ AM (PAM) ในระบบดิจิตอล เช่น แอพพลิเคชั่นไร้สาย

หากปรับแอมพลิจูดของสัญญาณใดสัญญาณหนึ่ง สิ่งนี้จะส่งผลต่อทั้งเฟสและแอมพลิจูดของสัญญาณโดยรวม เฟสจะพุ่งเข้าหาสัญญาณที่มีเนื้อหาแอมพลิจูดสูงกว่า ที่เครื่องรับ เนื่องจากการตั้งฉากของคลื่นทั้งสอง คลื่นสามารถแยกออกจากกันได้ (demodulated) คุณลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งคือการมอดูเลตเป็นรูปแบบคลื่นความถี่ต่ำ/แบนด์วิดท์ต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับความถี่พาหะ นี่เรียกว่าข้อสันนิษฐานแบบแนร์โรว์แบนด์การมอดูเลตเฟส (PM อะนาล็อก) และคีย์การเลื่อนเฟส (ดิจิตอล PSK) ถือได้ว่าเป็นกรณีพิเศษของ QAM โดยที่แอมพลิจูดของสัญญาณที่ส่งเป็นค่าคงที่ แต่เฟสของสัญญาณมีการเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ยังสามารถขยายไปยังการปรับความถี่ (FM) และคีย์การเปลี่ยนความถี่ (FSK) เนื่องจากสามารถถือเป็นกรณีพิเศษของการปรับเฟส

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าตัวส่งข้อความดิจิทัลสามารถปรับให้เข้ากับ RF Carrier ได้โดย QPSK และ BPSKเหตุใดจึงไม่สามารถรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ข้อมูลดิจิทัลเพิ่มเติมในคลื่นไซน์ ที่มาของ QAM ซึ่งย่อมาจาก QPSK & AM ในทางทฤษฎี QAM สามารถปรับได้ด้วยการเปลี่ยนเฟสที่เล็กกว่า มีข้อมูลเพิ่มเติมมากกว่าสองแอมพลิจูดที่จะเติมในแต่ละคลื่นไซน์ด้วยข้อมูลเพิ่มเติม โดยปกติ แอปพลิเคชันจะจำกัดอยู่ที่สายเคเบิล เนื่องจากสัญญาณรบกวนลดลงอย่างมาก โดยพื้นฐานแล้ว QAM ช่วยให้สัญญาณแอนะล็อกสามารถส่งข้อมูลดิจิทัลได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังให้วิธีการสำหรับผู้ให้บริการในการส่งบิตเพิ่มเติมในช่วงเวลาเดียวกัน เพิ่มแบนด์วิดท์อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อดีและข้อเสียของการใช้ QAM คืออะไร?

การใช้แบนด์วิดท์อย่างมีประสิทธิภาพเป็นประโยชน์หลักของการเบี่ยงเบนการปรับ QAM นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่า QAM เป็นสัญลักษณ์ของจำนวนบิตต่อผู้ให้บริการมากขึ้น ตัวอย่างเช่น 256-QAM แมป 8 บิตต่อผู้ให้บริการ และ 16-QAM แมป 4 บิตต่อผู้ให้บริการ ข้อเสียคือ กระบวนการมอดูเลต QAM จะป้องกันสัญญาณรบกวนได้มากกว่า เนื่องจากสถานะการส่งอยู่ใกล้มาก ทำให้ต้องมีระดับเสียงที่ต่ำกว่า เพื่อย้ายสัญญาณจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง

การมอดูเลตแอมพลิจูดของพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสสามารถใช้กับรูปแบบต่างๆ ได้หลากหลาย:

8QAM, 16QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM

ความรู้พื้นฐานของโมดูเลเตอร์ QAM

โมดูเลเตอร์ QAM เป็นไปตามแนวคิดที่สามารถเห็นได้จากทฤษฎี QAM พื้นฐาน ซึ่งมีสัญญาณพาหะสองตัวและเฟสชิฟระหว่างพวกมันคือ 90° จากนั้นจะถูกมอดูเลตแอมพลิจูดด้วยสตรีมข้อมูลสองสตรีมที่เรียกว่า I หรือในเฟส และ Q หรือสตรีมข้อมูลพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส สิ่งเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นในพื้นที่การประมวลผลเบสแบนด์ โมดูเลเตอร์ QAM ทำงานเหมือนนักแปล ช่วยแปลแพ็กเก็ตดิจิทัลเป็นสัญญาณแอนะล็อกเพื่อถ่ายโอนข้อมูลได้อย่างราบรื่น

สัญญาณที่สังเคราะห์ขึ้นทั้งสองจะถูกรวมเข้าด้วยกัน จากนั้นจึงประมวลผลตามความจำเป็นในห่วงโซ่สัญญาณ RF โดยปกติจะถูกแปลงเป็นความถี่เป็นความถี่สุดท้ายที่ต้องการและขยายตามความจำเป็น

เป็นที่น่าสังเกตว่าเมื่อแอมพลิจูดของสัญญาณเปลี่ยนไป แอมพลิฟายเออร์ RF ใดๆ ต้องเป็นเส้นตรงเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณ ความไม่เป็นเชิงเส้นใดๆ จะเปลี่ยนระดับสัมพัทธ์ของสัญญาณและเปลี่ยนความต่างของเฟส ซึ่งจะเป็นการบิดเบือนสัญญาณและแนะนำความเป็นไปได้ของข้อผิดพลาดของข้อมูล

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับตัวถอดรหัส QAM

ดีมอดูเลเตอร์ QAM นั้นตรงกันข้ามกับโมดูเลเตอร์ QAM อย่างมาก สัญญาณจะเข้าสู่ระบบ พวกมันจะถูกแยกออก และแต่ละด้านจะถูกนำไปใช้กับมิกเซอร์ ครึ่งหนึ่งใช้ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่ในเฟสและอีกครึ่งหนึ่งใช้สัญญาณออสซิลเลเตอร์การสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยม

โมเดอเรเตอร์พื้นฐานสมมติว่าสัญญาณสองพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสยังคงอยู่ในพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสข้อกำหนดเพิ่มเติมคือการได้รับสัญญาณออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่สำหรับการดีมอดูเลตที่ตรงกับความถี่ที่จำเป็นสำหรับสัญญาณ ออฟเซ็ตความถี่ใดๆ จะเป็นการเปลี่ยนแปลงในเฟสของสัญญาณออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ที่สัมพันธ์กับองค์ประกอบพาหะที่ถูกระงับแบบดับเบิ้ลไซด์แบนด์สองอันของสัญญาณโดยรวม

ระบบประกอบด้วยวงจรสำหรับการกู้คืนของผู้ให้บริการ โดยปกติแล้วจะมีเฟสล็อกลูป บางตัวมีลูปด้านในและด้านนอก สิ่งสำคัญคือต้องกู้คืนเฟสของผู้ให้บริการ มิฉะนั้น อัตราข้อผิดพลาดบิตของข้อมูลจะได้รับผลกระทบ

วงจรที่แสดงด้านบนแสดงวงจรโมดูเลเตอร์ IQ QAM ทั่วไปและวงจรดีมอดูเลเตอร์ที่ใช้ในฟิลด์ต่างๆ จำนวนมาก วงจรเหล่านี้ไม่เพียงแต่ทำจากส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้น แต่มักใช้ในวงจรรวมที่มีฟังก์ชันจำนวนมาก

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ