La modulación QAM transmite dos señales de mensajes analógicos o dos flujos de bits digitales variando (modulando) las amplitudes de dos ondas portadoras utilizando un esquema de modulación digital ASK o AM analógico.
Principio de funcionamiento
Dos ondas portadoras de la misma frecuencia, generalmente sinusoides, están desfasadas entre sí en 90° y, por lo tanto, se denominan portadoras en cuadratura o componentes en cuadratura, de ahí el nombre del circuito. Las ondas moduladas se suman y la forma de onda final es una combinación de modulación por desplazamiento de fase (PSK) y modulación por desplazamiento de amplitud (ASK) o, en el caso analógico, modulación de fase (PM) y modulación de amplitud.
Como todos los esquemas de modulación, QAM transmite datos cambiando algún aspecto de la señal de onda portadora (normalmente una onda sinusoidal) en respuesta a la señal de datos. En el caso de QAM digital, se utilizan muestras de múltiples fases y múltiples amplitudes. La modulación por desplazamiento de fase (PSK) es una forma más simple de QAM en la que la amplitud de la portadora es constante y solo los cambios de fase.
En caso de deformaciónTransmisión QAM, una onda portadora es una colección de dos ondas sinusoidales de la misma frecuencia, con una fase de 90° entre sí (en cuadratura). Estos a menudo se denominan "I" o componente en fase, así como "Q" o componente en cuadratura. Cada componente de onda está modulado en amplitud, lo que significa que su amplitud cambia para representar los datos que deben transferirse antes de que puedan combinarse.
Solicitud
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QAM (modulación de amplitud en cuadratura) se usa ampliamente como esquema de modulación para sistemas de telecomunicaciones digitales como los estándares Wi-Fi 802.11. Se puede lograr una alta eficiencia espectral arbitraria con QAM estableciendo un tamaño de constelación adecuado, limitado solo por el nivel de ruido y la linealidad del enlace.
La modulación QAM se utiliza en sistemas de fibra óptica a medida que aumenta la tasa de bits. QAM16 y QAM64 se pueden emular ópticamente con un interferómetro de 3 canales.
Tecnología digital
En QAM digital, cada componente de onda consta de muestras de amplitud constante, cada una de las cuales ocupa un solo intervalo de tiempo, y la amplitud está cuantificada, limitada a uno de un número finito de niveles que representan uno o más dígitos binarios (bits) de un bit digital. En QAM analógico, la amplitud de cada componente de una onda sinusoidal cambia continuamenteal tiempo con una señal analógica.
La modulación de fase (PM analógica) y la modulación (PSK digital) se pueden considerar como un caso especial de QAM, donde la magnitud de la señal de modulación es constante y solo cambia la fase. La modulación en cuadratura también puede extenderse a la modulación de frecuencia (FM) y la modulación (FSK), ya que pueden considerarse su subespecie.
Al igual que con muchos esquemas de modulación digital, el diagrama de constelación es útil para QAM. En QAM, los puntos de constelación generalmente se organizan en una cuadrícula con el mismo espacio vertical y horizontal, aunque son posibles otras configuraciones (por ejemplo, Cross-QAM). Dado que los datos suelen ser binarios en las telecomunicaciones digitales, el número de puntos de una cuadrícula suele ser 2 (2, 4, 8, …).
Debido a que QAM suele ser cuadrado, algunos son raros: las formas más comunes son 16-QAM, 64-QAM y 256-QAM. Al pasar a una constelación de orden superior, se pueden transmitir más bits por símbolo. Sin embargo, si la energía promedio de la constelación sigue siendo la misma (haciendo una comparación justa), los puntos deberían estar más juntos y, por lo tanto, más susceptibles al ruido y otras corrupciones.
Esto da como resultado una tasa de error de bit más alta y, por lo tanto, una QAM de orden superior puede proporcionar más datos de manera menos confiable que una QAM de orden inferior para una energía de constelación promedio constante. El uso de QAM de orden superior sin aumentar la tasa de error de bit requiere mayorrelación señal-ruido (SNR) aumentando la energía de la señal, reduciendo el ruido o ambos.
Ayuda técnica
Si se requieren velocidades de datos superiores a las que ofrece 8-PSK, es más común pasar a QAM, ya que logra una mayor distancia entre puntos adyacentes en el plano IQ, distribuyendo los puntos de manera más uniforme. Un factor de complicación es que los puntos ya no tienen la misma amplitud, por lo que el demodulador ahora debe detectar correctamente tanto la fase como la amplitud, en lugar de solo la fase.
Televisión
64-QAM y 256-QAM se utilizan a menudo en televisión por cable digital y módems por cable. En los Estados Unidos, 64-QAM y 256-QAM son esquemas de modulación de cable digital autorizados que están estandarizados por SCTE en el estándar ANSI/SCTE 07 2013. Tenga en cuenta que muchos vendedores se referirán a ellos como QAM-64 y QAM-256. La modulación del Reino Unido QAM-64 se usa para TV digital terrestre (Freeview) y 256-QAM se usa para Freeview-HD.
Los sistemas de comunicación diseñados para lograr niveles muy altos de eficiencia espectral suelen utilizar frecuencias muy densas en esta serie. Por ejemplo, los dispositivos Ethernet Powerplug AV2 de 500 Mbit actuales usan dispositivos 1024-QAM y 4096-QAM, así como dispositivos futuros que usan el estándar ITU-T G.hn para conectarse al cableado doméstico existente.(cable coaxial, líneas telefónicas y líneas eléctricas); 4096-QAM proporciona 12 bits/símbolo.
Otro ejemplo es la tecnología ADSL para cobre de par trenzado, cuyo tamaño de constelación alcanza 32768-QAM (en la terminología ADSL esto se llama bit-loading o bits por tono, 32768-QAM equivale a 15 bits por tono).
Los sistemas de circuito cerrado de ancho de banda ultra alto también utilizan 1024-QAM. Mediante el uso de 1024-QAM, codificación y modulación adaptables (ACM) y XPIC, los fabricantes pueden lograr una capacidad de gigabits en un solo canal de 56 MHz.
En receptor SDR
Se sabe que la frecuencia circular 8-QAM es la modulación 8-QAM óptima en el sentido de necesitar la potencia media más baja para una distancia euclidiana mínima determinada. La frecuencia 16-QAM es subóptima, aunque se puede crear una óptima de la misma manera que 8-QAM. Estas frecuencias se utilizan a menudo al sintonizar un receptor SDR. Se pueden recrear otras frecuencias manipulando frecuencias similares (o similares). Estas cualidades se utilizan activamente en los modernos receptores y transceptores SDR, enrutadores, enrutadores.
