A que se refere a modulação de amplitude em quadratura (QAM)?

Modulação de amplitude de quadratura (QAM) é o nome de uma série de métodos de modulação digital e métodos de modulação analógica relacionados que são amplamente usados ​​para transmitir informações nas telecomunicações modernas. Ele usa esquema de modulação digital Amplitude Shift Keying (ASK) ou esquema de modulação analógica Amplitude Modulation (AM) para transmitir dois sinais de mensagem analógica ou dois fluxos de bits digitais alterando (modulando) a amplitude de duas portadoras. Duas portadoras da mesma frequência estão 90 ° defasadas uma da outra. Essa condição é chamada de quadratura. O sinal transmitido é gerado pela adição de duas ondas portadoras, tem uma certa amplitude resultante da soma de ambos os sinais e uma fase que novamente depende da soma dos sinais. Este método ajuda a dobrar sua largura de banda efetiva. QAM também é usado com pulso AM (PAM) em sistemas digitais, como aplicativos sem fio.

Se a amplitude de um dos sinais for ajustada, isso afetará tanto a fase quanto a amplitude do sinal geral, a fase tendendo para aquela do sinal com o conteúdo de amplitude mais alto. No receptor, devido à ortogonalidade, as duas ondas podem ser separadas de forma coerente (demoduladas). Outro recurso importante é que a modulação é uma forma de onda de baixa frequência / largura de banda baixa em comparação com a frequência da portadora. Isso é chamado de suposição de banda estreita.A modulação de fase (PM analógico) e o chaveamento de mudança de fase (PSK digital) podem ser vistos como um caso especial de QAM, onde a amplitude do sinal transmitido é uma constante, mas sua fase está mudando. Isso também pode ser estendido à modulação de frequência (FM) e chaveamento de mudança de frequência (FSK), pois podem ser considerados como casos especiais de modulação de fase.

Agora que sabemos que o mensageiro digital pode ser modulado para a portadora RF por QPSK e BPSK.Por que não poderíamos combinar então para obter mais informações digitais na onda senoidal? Isso vem QAM, que é a abreviação de QPSK e AM.Em teoria, QAM pode ser modulado com um deslocamento de fase menor. Existem mais de duas amplitudes possíveis para preencher cada onda senoidal com mais informações. Normalmente, a aplicação é limitada ao cabo, porque o ruído ali foi bastante atenuado. Fundamentalmente, o QAM permite que os sinais analógicos transmitam informações digitais de maneira eficaz. Ele também fornece um meio para as operadoras transmitirem mais bits no mesmo período de tempo, aumentando efetivamente a largura de banda.

Quais são as vantagens e desvantagens de usar QAM?

O uso eficiente da largura de banda é o principal benefício dos desvios da modulação QAM. Isso se deve ao fato de que QAM simboliza mais número de bits por portadora. Por exemplo, 256-QAM mapeia 8 bits por portadora e 16-QAM mapeia 4 bits por portadora. As desvantagens são, o processo de modulação QAM é mais preênsil ao ruído. Isso ocorre porque os estados de transmissão são muito próximos, exigindo um nível de ruído mais baixo para mover o sinal de um ponto a outro.

A modulação de amplitude em quadratura pode ser usada com uma variedade de formatos diferentes:

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

Conhecimento básico do modulador QAM

O modulador QAM segue essencialmente a ideia que pode ser vista a partir da teoria QAM básica, onde existem dois sinais de portadora e o deslocamento de fase entre eles é de 90 °. Eles são então modulados em amplitude com dois fluxos de dados chamados fluxos de dados I ou em fase e Q ou quadratura. Eles são gerados na área de processamento da banda base. Um modulador QAM funciona como um tradutor, ajudando a traduzir pacotes digitais em um sinal analógico para transferir dados sem problemas.

Os dois sinais sintetizados são adicionados juntos e, em seguida, processados ​​conforme necessário na cadeia de sinal de RF. Eles são geralmente convertidos em frequência para a frequência final desejada e amplificados conforme necessário.

É importante notar que conforme a amplitude do sinal muda, qualquer amplificador de RF deve ser linear para manter a integridade do sinal. Qualquer não linearidade mudará o nível relativo do sinal e mudará a diferença de fase, distorcendo assim o sinal e introduzindo a possibilidade de erros de dados.

Noções básicas de desmodulador QAM

O demodulador QAM é o inverso do modulador QAM. Os sinais entram no sistema, são divididos e cada lado é aplicado a um mixer. Metade tem o oscilador local em fase aplicado e a outra metade tem o sinal do oscilador de quadratura aplicado.

O modulador básico assume que os dois sinais de quadratura permanecem exatamente em quadratura.Um outro requisito é derivar um sinal de oscilador local para a demodulação que esteja exatamente na frequência necessária para o sinal. Qualquer desvio de frequência será uma mudança na fase do sinal do oscilador local em relação aos dois constituintes da portadora suprimida da banda lateral dupla do sinal geral.

O sistema inclui circuitos para recuperação de portadora, geralmente loops com bloqueio de fase - alguns até têm loops internos e externos. É importante recuperar a fase da portadora, caso contrário, a taxa de erro de bit dos dados será afetada.

O circuito mostrado acima mostra circuitos de modulador e demodulador IQ QAM comuns usados ​​em um grande número de campos diferentes. Esses circuitos não são feitos apenas de componentes discretos, mas são mais comumente usados ​​em circuitos integrados que podem fornecer um grande número de funções.

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