A modulação QAM transmite dois sinais de mensagem analógicos ou dois fluxos de bits digitais variando (modulando) as amplitudes de duas ondas portadoras usando um esquema de modulação digital ASK ou AM analógico.
Princípio de funcionamento
Duas ondas portadoras de mesma frequência, geralmente senóides, estão defasadas entre si em 90° e são chamadas de portadoras de quadratura ou componentes de quadratura - daí o nome do circuito. As ondas moduladas são somadas e a forma de onda final é uma combinação de modulação de deslocamento de fase (PSK) e modulação de deslocamento de amplitude (ASK), ou no caso analógico modulação de fase (PM) e modulação de amplitude.
Como todos os esquemas de modulação, QAM transmite dados alterando algum aspecto do sinal de onda portadora (geralmente uma onda senoidal) em resposta ao sinal de dados. No caso de QAM digital, são usadas amostras de múltiplas fases e múltiplas amplitudes. A chaveamento de deslocamento de fase (PSK) é uma forma mais simples de QAM em que a amplitude da portadora é constante e apenas os deslocamentos de fase.
Em caso de deformaçãoTransmissão QAM, uma onda portadora é uma coleção de duas ondas senoidais de mesma frequência, 90° em fase uma da outra (em quadratura). Estes são muitas vezes referidos como o componente "I" ou em fase, bem como o componente "Q" ou em quadratura. Cada onda componente é modulada em amplitude, o que significa que sua amplitude é alterada para representar os dados que devem ser transferidos antes que possam ser combinados.
Aplicativo
Os limites de decisão da inscrição na foto acima indicam o limite da superfície (ou "limite de decisão", literalmente).
QAM (modulação de amplitude de quadratura) é amplamente utilizado como um esquema de modulação para sistemas de telecomunicações digitais, como padrões Wi-Fi 802.11. A alta eficiência espectral arbitrária pode ser alcançada com QAM definindo um tamanho de constelação adequado, limitado apenas pelo nível de ruído e linearidade do link.
A modulação QAM é usada em sistemas de fibra óptica à medida que a taxa de bits aumenta. QAM16 e QAM64 podem ser emulados opticamente com um interferômetro de 3 canais.
Tecnologia Digital
No QAM digital, cada onda componente consiste em amostras de amplitude constante, cada uma ocupando um único intervalo de tempo, e a amplitude é quantizada, limitada a um de um número finito de níveis representando um ou mais dígitos binários (bits) de um bit digital. No QAM analógico, a amplitude de cada componente de uma onda senoidal muda continuamenteno tempo com um sinal analógico.
Modulação de fase (PM analógico) e codificação (PSK digital) podem ser considerados como um caso especial de QAM, onde a magnitude do sinal modulante é constante, com apenas a mudança de fase. A modulação em quadratura também pode ser estendida para modulação de frequência (FM) e modulação (FSK), uma vez que podem ser consideradas suas subespécies.
Como em muitos esquemas de modulação digital, o diagrama de constelação é útil para QAM. No QAM, os pontos da constelação são geralmente dispostos em uma grade quadrada com espaçamento vertical e horizontal iguais, embora outras configurações (por exemplo, Cross-QAM) sejam possíveis. Como os dados geralmente são binários em telecomunicações digitais, o número de pontos em uma grade é geralmente 2 (2, 4, 8, …).
Como QAM geralmente é quadrado, alguns são raros - as formas mais comuns são 16-QAM, 64-QAM e 256-QAM. Movendo-se para uma constelação de ordem superior, mais bits por símbolo podem ser transmitidos. No entanto, se a energia média da constelação permanecer a mesma (fazendo uma comparação justa), os pontos devem estar mais próximos e, portanto, mais suscetíveis a ruídos e outras corrupções.
Isso resulta em uma taxa de erro de bit mais alta e, portanto, um QAM de ordem mais alta pode fornecer mais dados de forma menos confiável do que um QAM de ordem mais baixa para uma energia de constelação média constante. O uso de QAM de ordem superior sem aumentar a taxa de erro de bit requer maiorrelação sinal-ruído (SNR) aumentando a energia do sinal, reduzindo o ruído ou ambos.
Auxílios Técnicos
Se forem necessárias taxas de dados superiores às oferecidas pelo 8-PSK, é mais comum passar para QAM, pois atinge maior distância entre pontos adjacentes no plano I-Q, distribuindo os pontos de forma mais uniforme. Um fator complicador é que os pontos não têm mais a mesma amplitude e, portanto, o demodulador deve agora detectar corretamente tanto a fase quanto a amplitude, em vez de apenas a fase.
Televisão
64-QAM e 256-QAM são frequentemente usados em TV a cabo digital e modems a cabo. Nos Estados Unidos, 64-QAM e 256-QAM são esquemas de modulação de cabo digital autorizados que são padronizados pelo SCTE no padrão ANSI/SCTE 07 2013. Observe que muitos profissionais de marketing se referem a eles como QAM-64 e QAM-256. A modulação britânica QAM-64 é usada para TV digital terrestre (TDT) e 256-QAM é usada para Freeview-HD.
Os sistemas de comunicação projetados para atingir níveis muito altos de eficiência espectral normalmente usam frequências muito densas nesta série. Por exemplo, os atuais dispositivos Powerplug AV2 500-Mbit Ethernet usam dispositivos 1024-QAM e 4096-QAM, bem como dispositivos futuros que usam o padrão ITU-T G.hn para se conectar à fiação doméstica existente.(cabo coaxial, linhas telefônicas e linhas de energia); 4096-QAM fornece 12 bits/símbolo.
Outro exemplo é a tecnologia ADSL para cobre de par trançado, cujo tamanho de constelação atinge 32768-QAM (na terminologia ADSL isso é chamado de bit-loading ou bits por tom, 32768-QAM é equivalente a 15 bits por tom).
Os sistemas de malha fechada de largura de banda ultra alta também usam 1024-QAM. Usando 1024-QAM, codificação e modulação adaptáveis (ACM) e XPIC, os fabricantes podem atingir capacidade de gigabit em um único canal de 56 MHz.
No receptor SDR
Sabe-se que a frequência circular 8-QAM é a modulação 8-QAM ótima no sentido de necessitar da menor potência média para uma dada distância euclidiana mínima. A frequência 16-QAM é sub-ótima, embora uma ótima possa ser criada na mesma linha que 8-QAM. Essas frequências são frequentemente usadas ao sintonizar um receptor SDR. Outras frequências podem ser recriadas manipulando frequências semelhantes (ou semelhantes). Essas qualidades são usadas ativamente em receptores e transceptores SDR modernos, roteadores e roteadores.
