Quadrature Amplitude Modulation - QAM

Quadrature Amplitude Modulation atau QAM adalah bentuk modulasi yang banyak digunakan untuk modulasi sinyal data ke sebuah pembawa yang digunakan untuk komunikasi radio. Hal ini banyak digunakan karena menawarkan keunggulan dibandingkan bentuk lain dari modulasi data seperti PSK, meskipun banyak bentuk data modulasi beroperasi sepanjang sisi satu sama lain.

Quadrature Amplitude Modulation, QAM adalah sinyal di mana dua pembawa bergeser dalam fase 90 derajat yang dimodulasi dan output yang dihasilkan terdiri dari keduanya yaitu variasi amplitudo dan variasi fase. Mengingat fakta bahwa kedua variasi amplitudo dan fase yang hadir itu juga dapat dianggap sebagai campuran amplitudo dan modulasi fase.

Analog dan digital QAM

Quadrature amplitude modulation, QAM mungkin ada dalam apa yang dapat disebut baik analog atau digital format. Versi analog QAM biasanya digunakan untuk memungkinkan beberapa sinyal analog harus dibawa oleh pembawa tunggal. Misalnya digunakan dalam sistem televisi PAL dan NTSC, di mana saluran yang berbeda yang disediakan oleh QAM memungkinkan untuk membawa komponen informasi chroma atau warna. Dalam aplikasi sistem radio yang dikenal sebagai C-QUAM digunakan untuk radio AM stereo. Dalam hal iini saluran yang berbeda memungkinkan dua saluran yang diperlukan untuk stereo yang akan dibawa oleh single carrier.

Format digital QAM sering disebut sebagai "QAM quantised" dan mereka semakin banyak digunakan untuk komunikasi data dalam sistem komunikasi radio. Sistem komunikasi radio mulai dari teknologi selular melalui sistem nirkabel termasuk WiMAX dan Wi-Fi 802.11 menggunakan berbagai bentuk QAM, dan penggunaan QAM hanya akan meningkat dalam bidang komunikasi radio.

Dasar Digital / Quantised QAM

Quadrature amplitude modulation, QAM, bila digunakan untuk transmisi digital untuk aplikasi komunikasi radio mampu membawa kecepatan data yang lebih tinggi dibandingkan skema modulasi amplitudo biasa dan skema modulasi fase. Seperti fase shift keying, dll, jumlah titik di mana sinyal dapat beristirahat, yaitu jumlah titik pada konstelasi ditunjukkan dalam deskripsi format modulasi, misalnya 16QAM menggunakan 16 titik konstelasi.

Bila menggunakan QAM, titik konstelasi biasanya disusun dalam kotak persegi dengan jarak vertikal dan horizontal yang sama dan sebagai hasilnya bentuk yang paling umum dari QAM menggunakan konstelasi dengan jumlah titiksama dengan kelipatan 2 yaitu 2, 4, 8 , 16. . . .

Dengan menggunakan format modulasi orde tinggi, yaitu lebih banyak titik pada konstelasi, adalah mungkin untuk mengirimkan lebih banyak bit per simbol. Namun titik lebih dekat bersama-sama dan karena itu mereka lebih rentan terhadap kebisingan dan kesalahan data.

Untuk memberikan contoh bagaimana QAM beroperasi, tabel di bawah ini memberikan urutan bit, dan amplitudo yang terkait dan keadaan fase. Dari sini dapat dilihat bahwa aliran bit terus menerus dapat dikelompokkan ke dalam tiga dan direpresentasikan sebagai urutan dari delapan keadaan yang diperbolehkan.

BIT SEQUENCE AMPLITUDE PHASE (DEGREES)

000 1/2 0 (0°)

000 1 0 (0°)

010 1/2 π/2 (90°)

011 1 πi/2 (90°)

100 1/2 π (180°)

101 1 π (180°)

110 1/2 3πi/2 (270°)

111 1 3π/2 (270°)

Urutan bit, amplitudo dan fase untuk 8-QAM

Modulasi fasa dapat dianggap sebagai bentuk khusus dari QAM dimana amplitudo tetap konstan dan hanya fase berubah. Dengan melakukan hal ini jumlah kemungkinan kombinasi dibelah dua.

Keuntungan dan kerugian QAM

Meskipun QAM tampaknya meningkatkan efisiensi transmisi untuk sistem komunikasi radio dengan memanfaatkan kedua variasi amplitudo dan fase, memiliki sejumlah kelemahan. Yang pertama adalah bahwa hal itu lebih rentan terhadap kebisingan karena keadaan yang lebih dekat bersama-sama sehingga tingkat kebisingan rendah yang dibutuhkan untuk memindahkan sinyal ke titik yang berbeda. Penerima yang digunakan untuk modulasi fase atau frekuensi keduanya dapat menggunakan pemguat pembata yang mampu menghilangkan noise amplitudo dan dengan demikian meningkatkan ketahanan terhadap kebisingan. Hal ini tidak terjadi dengan QAM.

Keterbatasan kedua juga terkait dengan komponen amplitudo dari sinyal. Ketika fase atau frekuensi sinyal termodulasi diperkuat dalam pemancar radio, tidak perlu menggunakan amplifier linier, sedangkan bila menggunakan QAM yang berisi komponen amplitudo, linearitas harus dijaga. Sayangnya amplifier linier kurang efisien dan mengkonsumsi lebih banyak daya, dan ini membuat mereka kurang menarik untuk aplikasi mobile.

QAM dibandingkan dengan moda lain

Karena ada keuntungan dan kerugian dari menggunakan QAM perlu untuk membandingkan QAM dengan moda lain sebelum membuat keputusan tentang modus yang optimal. Beberapa sistem komunikasi radio secara dinamis mengubah skema modulasi tergantung pada kondisi link dan persyaratan - level sinyal, suara, data rate yang dibutuhkan, dll

Tabel di bawah ini membandingkan berbagai bentuk modulasi:

MODULATION BITS PER SYMBOL ERROR MARGIN COMPLEXITY

OOK 1 1/2 0.5 Low

BPSK 1 1 1 Medium

QPSK 2 1 / √2 0.71 Medium

16 QAM 4 √2 / 6 0.23 High

64QAM 6 √2 / 14 0.1 High

Ringkasan jenis modulasi dengan kapasitas data