Квадратурна амплітудна модуляція (QAM )

Цей спосіб модуляції відноситься до комбінованих. У разі QAM промодульований сигнал є сумою двох що ортогональних несуть: косинусоїдальною і синусоїдальною, амплітуди яких набувають незалежних дискретних значень.

u qam (t) =Uc[cI(t) cosωCt+cII(t) sinωCt]

де Uc - амплітуда сигналу; ωC - частота тієї, що несе, cI(t), cII(t) - модулюючі сигнали в квадратурних каналах. При прийомі сигналів з Qам робиться когерентне детектування.

Якщо у вираженні u qam (t) модулюючі сигнали cI(t), cII(t) набувають значень ±1, то отримаємо QAM - 4 (чотирьохпозиційну QAM). Якщо ж для модуляції як в синфазному, так і в квадратурному каналах використовуються чотирьохрівневі сигнали c(t) = ±1; ±3, то при цьому виходить 64-позиційна оам (QAM - 64), яку можна описати наступним вираженням:

UQAM - 64(t)=Aicos(ωCt+ΘI)

і представити у фазово-амплітудному просторі у вигляді спеціального малюнка 3, де точками показані положення кінців вектору сигналу Ai при різних значеннях i. Осі координат на малюнку 3 відповідають синфазною J і квадратурною Q складовим сигналу.

Розташування сигнальних точок у фазово-амплітудному просторі при різних типах QAM визначають сигнальні сузір'я модульованих сигналів. Практично використовуються як звичайні рівномірні, так і нерівномірні сигнальні сузір'я з різними відстанями між двома найближчими точками сузір'я в суміжних квадрантах, що кількісно оцінюється коефіцієнтом нерівномірності сигнального сузір'я χ. Цей параметр дорівнює відношенню відстані між сусідніми точками в двох різних квадрантах до відстані між точками в одному квадранті. Стосовно модуляції типу QAM - 16 і QAM - 64 рекомендуються три зна-чения коефіцієнта χ:

χ = 1соответствует звичайною QAM з рівномірним сигнальним сузір'ям (малюнок 3.1); χ= 2 характеризує QAM з нерівномірним сигнальним сузір'ям, коли відстань між двома найближчими точками сузір'я в суміжних квадрантах в два рази більше відстані в межах одного квадранта (малюнок 3.2);

χ =4 оцінює QAM з нерівномірним сигнальним сузір'ям, коли відмінність відстаней між точками усередині і між квадрантами є чотирикратним (малюнок 3.2). Застосування нерівномірної структури сигнальних сузір'їв з коефіцієнтами χ =2 і χ= 4 забезпечує поліпшення декодування потоку даних, що модулюються методами QAM, - 16 і QAM - 64. Проте при цьому потрібно збільшення відношення сигнал-шум для потоку даних, оскільки шуми і перешкоди трансформують сигнальні точки сузір'я в "хмари". Центром "хмари" залишається сигнальна точка, а його "розмитість" характеризує залишковий рівень тієї, що несе, порушення балансу рівнів сигналів J і Q, коефіцієнт модуляційних помилок і інші параметри. При дуже сильному шумі розрізнити сигнальні точки усередині квадрантів стає практично неможливим. Проте завдяки введеній нерівномірності в сигнальні сузір'я сигнальні точки між квадрантами розрізняються досить добре, т. е. декодування може здійснюватися з прийнятною вірогідністю помилок.

На практиці модуляція типу QAM - 16 забезпечує питому швидкість передачі даних, рівну 3,9 (біт/с)/Гц, а QAM - 64 - 4,5 (біт/с)/Гц.

Пропускна спроможність кабельної мережі із смугою каналу 8 Мгц складає 38,5 Мбіт/с при модуляції QAM - 64. У кабельних мережах модуляція QAM - 64 дозволяє при співвідношенні сигнал-шум на вході цифрового ТБ приймача 24 дБ забезпечувати стійкий прийом.