La modulation QAM transmet deux signaux de message analogiques ou deux flux binaires numériques en faisant varier (modulant) les amplitudes de deux ondes porteuses à l'aide d'un schéma de modulation numérique ASK ou AM analogique.
Principe de fonctionnement
Deux ondes porteuses de même fréquence, généralement des sinusoïdes, sont déphasées l'une de l'autre de 90 ° et sont donc appelées porteuses en quadrature ou composantes en quadrature - d'où le nom du circuit. Les ondes modulées sont additionnées et la forme d'onde finale est une combinaison de la modulation par déplacement de phase (PSK) et de la modulation par déplacement d'amplitude (ASK), ou dans le cas analogique de la modulation de phase (PM) et de la modulation d'amplitude.
Comme tous les schémas de modulation, QAM transmet des données en modifiant certains aspects du signal d'onde porteuse (généralement une onde sinusoïdale) en réponse au signal de données. Dans le cas de la QAM numérique, des échantillons à phases multiples et à amplitudes multiples sont utilisés. La modulation par déplacement de phase (PSK) est une forme plus simple de QAM dans laquelle l'amplitude de la porteuse est constante et seuls les déphasages.
En cas de distorsionEn transmission QAM, une onde porteuse est un ensemble de deux ondes sinusoïdales de même fréquence, à 90° en phase l'une de l'autre (en quadrature). Celles-ci sont souvent appelées "I" ou composante en phase, ainsi que "Q" ou composante en quadrature. Chaque onde composante est modulée en amplitude, ce qui signifie que son amplitude est modifiée pour représenter les données qui doivent être transférées avant de pouvoir être combinées.
Demande
Les limites de décision d'inscription sur la photo ci-dessus indiquent la limite de la surface (ou "limite de décision", littéralement).
QAM (modulation d'amplitude en quadrature) est largement utilisé comme schéma de modulation pour les systèmes de télécommunications numériques tels que les normes Wi-Fi 802.11. Une efficacité spectrale élevée arbitraire peut être obtenue avec QAM en définissant une taille de constellation appropriée, limitée uniquement par le niveau de bruit et la linéarité de la liaison.
La modulation QAM est utilisée dans les systèmes à fibre optique à mesure que le débit binaire augmente. QAM16 et QAM64 peuvent être émulés optiquement avec un interféromètre à 3 canaux.
Technologie numérique
Dans la QAM numérique, chaque onde composante se compose d'échantillons d'amplitude constante, chacun occupant un seul intervalle de temps, et l'amplitude est quantifiée, limitée à l'un d'un nombre fini de niveaux représentant un ou plusieurs chiffres binaires (bits) de un peu numérique. En QAM analogique, l'amplitude de chaque composante d'une onde sinusoïdale change continuellementen temps avec un signal analogique.
La modulation de phase (PM analogique) et la manipulation (PSK numérique) peuvent être considérées comme un cas particulier de QAM, où l'amplitude du signal de modulation est constante, seule la phase changeant. La modulation en quadrature peut également être étendue à la modulation de fréquence (FM) et à la modulation (FSK), car elles peuvent être considérées comme ses sous-espèces.
Comme pour de nombreux schémas de modulation numérique, le diagramme de constellation est utile pour QAM. Dans QAM, les points de constellation sont généralement disposés dans une grille carrée avec un espacement vertical et horizontal égal, bien que d'autres configurations (par exemple Cross-QAM) soient possibles. Étant donné que les données sont généralement binaires dans les télécommunications numériques, le nombre de points dans une grille est généralement de 2 (2, 4, 8, …).
Parce que QAM est généralement carré, certains sont rares - les formes les plus courantes sont 16-QAM, 64-QAM et 256-QAM. En passant à une constellation d'ordre supérieur, plus de bits par symbole peuvent être transmis. Cependant, si l'énergie moyenne de la constellation reste la même (en faisant une comparaison équitable), les points devraient être plus proches les uns des autres et donc plus sensibles au bruit et à d'autres corruptions.
Cela se traduit par un taux d'erreur binaire plus élevé et, par conséquent, un QAM d'ordre supérieur peut fournir plus de données de manière moins fiable qu'un QAM d'ordre inférieur pour une énergie de constellation moyenne constante. L'utilisation d'un QAM d'ordre supérieur sans augmenter le taux d'erreur sur les bits nécessite desrapport signal sur bruit (SNR) en augmentant l'énergie du signal, en réduisant le bruit ou les deux.
Aides techniques
Si des débits de données supérieurs à ceux offerts par 8-PSK sont nécessaires, il est plus courant de passer au QAM car il atteint une plus grande distance entre les points adjacents dans le plan IQ, distribuant les points plus uniformément. Un facteur de complication est que les points n'ont plus la même amplitude, et donc le démodulateur doit maintenant détecter correctement à la fois la phase et l'amplitude, plutôt que juste la phase.
Télévision
64-QAM et 256-QAM sont souvent utilisés dans la télévision par câble numérique et les modems câble. Aux États-Unis, 64-QAM et 256-QAM sont des schémas de modulation de câble numérique autorisés qui sont normalisés par SCTE dans la norme ANSI/SCTE 07 2013. Notez que de nombreux spécialistes du marketing les appelleront QAM-64 et QAM-256. La modulation britannique QAM-64 est utilisée pour la télévision numérique terrestre (Freeview) et 256-QAM est utilisée pour Freeview-HD.
Les systèmes de communication conçus pour atteindre des niveaux très élevés d'efficacité spectrale utilisent généralement des fréquences très denses dans cette série. Par exemple, les appareils Ethernet Powerplug AV2 500 Mbit actuels utilisent des appareils 1024-QAM et 4096-QAM, ainsi que de futurs appareils utilisant la norme ITU-T G.hn pour se connecter au câblage domestique existant.(câble coaxial, lignes téléphoniques et lignes électriques); 4096-QAM fournit 12 bits/symbole.
Un autre exemple est la technologie ADSL pour le cuivre à paire torsadée, dont la taille de constellation atteint 32768-QAM (dans la terminologie ADSL, cela s'appelle bit-loading ou bits par tonalité, 32768-QAM équivaut à 15 bits par tonalité).
Les systèmes en boucle fermée à très haut débit utilisent également 1024-QAM. En utilisant 1024-QAM, le codage et la modulation adaptatifs (ACM) et XPIC, les fabricants peuvent atteindre une capacité gigabit dans un seul canal de 56 MHz.
Dans le récepteur SDR
On sait que la fréquence circulaire 8-QAM est la modulation 8-QAM optimale dans le sens où elle nécessite la puissance moyenne la plus faible pour une distance euclidienne minimale donnée. La fréquence 16-QAM est sous-optimale, bien qu'une fréquence optimale puisse être créée dans le même sens que 8-QAM. Ces fréquences sont souvent utilisées lors du réglage d'un récepteur SDR. D'autres fréquences peuvent être recréées en manipulant des fréquences similaires (ou similaires). Ces qualités sont activement utilisées dans les récepteurs et émetteurs-récepteurs SDR modernes, les routeurs et les routeurs.
