מהו QAM: אפנון משרעת ריבועית

"QAM: Modulation Amplitude Amplitude משלב שינויים במשרעת ובשלבים בכדי לתת קיבולת נוספת והוא נמצא בשימוש נרחב לתקשורת נתונים. אפנון Amplitude Quadrature, QAM משתמש ברכיבי משרעת וגם בפאזה כדי לספק צורה של אפנון המסוגל לספק רמות גבוהות של יעילות שימוש בספקטרום. ----- FMUSER"

הוא מסוגל לספק צורה של אפנון יעיל ביותר לנתונים וככזה הוא משמש בכל דבר, החל בטלפונים סלולריים ועד Wi-Fi וכמעט בכל צורה אחרת של מערכת תקשורת נתונים במהירות גבוהה.

# מה זה QAM, אפנון משרעת רביעית
אפנון משרעת ריבועית, QAM הוא אות בו שני נשאים המועברים בשלב ב 90 מעלות (כלומר סינוס וקוסינוס) עוברים מודולציה ומשולבים. כתוצאה מהבדל הפאזה של 90 מעלות הם נמצאים בריבוע וזה מוליד את השם. לעתים קרובות אות אחד נקרא אות ה- In-phase או "I", והשני הוא האצבע או "Q".

האות הכולל שהתקבל המורכב מהשילוב של נשאי I ו- Q כולל בתוכו שתי וריאציות משרעת והן שלב. נוכח העובדה כי קיימות גם וריאציות של משרעת וגם שלב זה עשוי להיחשב כתערובת של אפנון משרעת ושלב.

מוטיבציה לשימוש במודולציה של משרעת ריבועית נובעת מהעובדה שאות מודולציה של משרעת ישר, כלומר כף צד צדדית כפולה אפילו עם מנשא מודחק תופסת פעמיים את רוחב הפס של האות המודולציה. זה בזבזני מאוד מהזמין ספקטרום תדרים. QAM משחזר את האיזון על ידי הצבת שני אותות מוביל מודחקים לצד כפול עצמאי באותו ספקטרום כמו אות מוביל רגיל כפול צדדי כפול.

ראה גם: >>השוואה של 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM 

# QAM אנלוגי ודיגיטלי
אפנון משרעת ריבועית, QAM עשוי להתקיים במה שניתן לכנות בפורמטים אנלוגיים או דיגיטליים. ה אנלוגי גרסאות QAM משמשות בדרך כלל כדי לאפשר העברת אותות אנלוגיים מרובים על גבי מנשא יחיד. 

לדוגמא הוא משמש במערכות טלוויזיה PAL ו- NTSC, כאשר הערוצים השונים המסופקים על ידי QAM מאפשרים לו לשאת את רכיבי הכרומה או מידע הצבע. ביישומי רדיו מערכת המכונה C-QUAM משמשת לרדיו סטריאו AM. כאן הערוצים השונים מאפשרים את שני הערוצים הדרושים לביצוע סטריאו על גבי המוביל היחיד.

# טכניקות המרה דיגיטליות לאנלוגיות

פורמטים דיגיטליים של QAM לעתים קרובות מכונים "הכומתה QAM" והם נמצאים בשימוש יותר ויותר לתקשורת נתונים לעתים קרובות בתוך מערכות תקשורת רדיו. מערכות תקשורת רדיו החל מטכנולוגיה סלולרית, כמו במקרה של LTE באמצעות מערכות אלחוטיות כולל WiMAX, ואינטרנט אלחוטי 802.11 להשתמש במגוון של צורות QAM, והשימוש בQAM יגדל רק בתחום של תקשורת רדיו.

ראה גם: >> מדד שישה פורמטים של QAM שעליכם לדעת 

יסודות QAM דיגיטלי / כומתה
אפנון משרעת ריבועית, QAM, כאשר משמש לשידור דיגיטלי עבור רָדִיוֹ יישומי תקשורת הוא מסוגל לשאת שיעורי נתונים גבוהים יותר מאשר ערכות מודולדות משרעת רגילות ותכניות מווסתות פאזות.

אותות בסיסיים מציגים רק שתי עמדות המאפשרות העברה של 0 או 1. באמצעות QAM ישנן נקודות רבות ושונות שניתן להשתמש בהן, שלכל אחת מהן יש ערכים מוגדרים של פאזה ומשרעת. זה ידוע כתרשים קונסטלציה. למיקומים השונים מוקצים ערכים שונים ובאופן זה אות בודד מסוגל להעביר נתונים בקצב גבוה בהרבה.

# תרשים קבוצת כוכבים עבור אות 16QAM המציג את מיקום הנקודות השונות

כפי שמוצג לעיל, נקודות הכוכבים מסודרות בדרך כלל ברשת מרובעת עם מרווח אופקי ואנכי שווה. למרות שהנתונים הם בינאריים, הצורות הנפוצות ביותר של QAM, אם כי לא כולן, הן במקום בו קונסטלציה יכולה ליצור ריבוע עם מספר הנקודות השווה להספק של 2 כלומר 4, 16, 64. . . . כלומר 16QAM, 64QAM וכו '.

על ידי שימוש בפורמטים של אפנון של סדר גבוה יותר, כלומר יותר נקודות על קבוצת הכוכבים, ניתן להעביר יותר ביטים לכל סמל. עם זאת הנקודות קרובות יותר זו לזו ולכן הן רגישות יותר לשגיאות רעש ונתונים.

היתרון במעבר לפורמטים בסדר גודל גבוה יותר הוא שיש יותר נקודות בקבוצת הכוכבים ולכן ניתן להעביר יותר ביטים לכל סמל. החיסרון הוא שנקודות הכוכבים קרובות יותר זו לזו ולכן הקישור רגיש יותר לרעש. כתוצאה מכך, גרסאות QAM בסדר גודל גבוה יותר משמשות רק כאשר יש יחס אות לרעש מספיק גבוה.

כדי לספק דוגמא של איך QAM פועל, תרשים קבוצת הכוכבים שלהלן מציג את הערכים הקשורים למדינות השונות לאות 16QAM. מכאן ניתן לראות כי זרם קצת רציף יכול להיות מקובצי ארבעה ומיוצג כרצף.

ראה גם: >> QAM Modulator & Demodulator  

מיפוי רצף ביס לאות 16QAM 
מיפוי רצף קצת לאות 16QAM
בדרך כלל ה- QAM בסדר הנמוך ביותר שנתקל בו הוא 16QAM. הסיבה לכך שהסדר הנמוך ביותר נתקל בדרך כלל היא ש- 2QAM זהה למיתוג שלב בינארי, BPSK, ו- 4QAM זהה למקש החלפת שלב ריבועי, QPSK.

בנוסף 8QAM אינו בשימוש נרחב. סיבה לכך הוא ביצועי שגיאה-שיעור 8QAM הוא כמעט זהים לזה של 16QAM - זה רק על 0.5 dB טוב יותר וקצב הנתונים הוא רק שלושה רבעים של 16QAM. זה נובע מלבני, ולא בצורת ריבוע של קבוצת הכוכבים.

#QAM יתרונות וחסרונות

למרות ש- QAM נראה מגביר את היעילות של תמסורת למערכות תקשורת רדיו על ידי שימוש בווריאציות משרעת וגם שלב, יש לה מספר חסרונות. 

● הראשון הוא שהוא רגיש יותר לרעש מכיוון שהמדינות קרובות יותר זו לזו כך שנדרשת רמת רעש נמוכה יותר בכדי להעביר את האות לנקודת החלטה אחרת. מקלטים לשימוש עם אפנון שלב או תדר מסוגלים להשתמש במגברים מגבילים המסוגלים להסיר כל רעש משרעת ובכך לשפר את הסתמכות הרעש. זה לא המקרה עם QAM.

● המגבלה השנייה קשורה גם רכיב המשרעת של האות. כאשר אות שלב או תדר מוגבר במשדר רדיו, אין צורך להשתמש במגברים ליניארי, ואילו בעת השימוש QAM המכיל רכיב משרעת, יש לשמור על ליניאריות. למרבה הצער המגברים ליניארי פחות יעילים וצורכים יותר כוח, וזה הופך אותם לפחות אטרקטיבי עבור יישומים ניידים.

ראה גם: >>512 QAM לעומת 1024 QAM לעומת 2048 QAM לעומת 4096 סוגי אפנון של QAM

#QAM לעומת PSK ומצבים אחרים
כשמחליטים על צורה של אפנון, כדאי להשוות בין AM לעומת PSK ומצבים אחרים לבחון את מה שיש לכל אחד מהם להציע.

כמו שיש יתרונות וחסרונות של שימוש בQAM יש צורך להשוות QAM עם מצבים אחרים לפני קבלת החלטה על המצב האופטימלי. מערכות תקשורת רדיו מסוימות באופן דינמי לשנות את ערכת האפנון תלויה בתנאי הקישור ודרישות - רמת אות, רעש, קצב הנתונים הנדרשים, וכו '

הטבלה שלהלן משווה צורות שונות של אפנון:

וויסות	ביטים לכל סימבול	- שגיאת שגיאה -	מוּרכָּבוּת
OOK	1	1/2	0.5	נמוך
BPSK	1	1	1	בינוני
QPSK	2	1 / √2	0.71	בינוני
16 קמ	4	√2 / 6	0.23	גָבוֹהַ
64QAM	6	√2 / 14	0.1	גָבוֹהַ

בדרך כלל הוא מצא כי אם שיעורי הנתונים לעיל אלה שיכולים להיות מושגים באמצעות 8-PSK נדרשים, זה יותר רגיל להשתמש אפנון משרעת נצב. זאת, משום שיש לו מרחק גדול יותר בין נקודות סמוכות באני - מטוס Q וזה משפר את החסינות לרעש שלו. כתוצאה מכך הוא יכול להשיג את אותו קצב הנתונים ברמת אות נמוכה.

עם זאת נקודות כבר לא אותו משרעת. משמעות הדבר היא כי האפנון חייב לזהות שני שלב ומשרעת. גם העובדה שהמשרעת משתנה אומרת שsi מגבר ליניארי הנדרש כדי להגביר את האות.

אולי גם תאהב: >> מה ההבדל בין AM ל- FM? 
                                >>מה ההבדל בין "dB", "dBm" ו- "dBi"? 
                                >>כיצד לטעון / להוסיף M3U / M3U8 רשימות השמעה IPTV ידנית במכשירים נתמכים
                                >>מהו VSWR: יחס גל עומס מתח

השאר הודעה 

רשימת הודעות