การมอดูเลต QAM ส่งสัญญาณข้อความแอนะล็อกสองสัญญาณหรือสองบิตสตรีมดิจิทัลโดยเปลี่ยน (มอดูเลต) แอมพลิจูดของคลื่นพาหะสองคลื่นโดยใช้รูปแบบการมอดูเลตดิจิทัล ASK หรือ AM แบบแอนะล็อก
หลักการทำงาน
คลื่นพาหะสองคลื่นที่มีความถี่เท่ากัน ซึ่งปกติแล้วจะเป็นไซนูซอยด์ อยู่นอกเฟสซึ่งกันและกัน 90° จึงเรียกว่าพาหะของพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือส่วนประกอบของพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส - ด้วยเหตุนี้จึงเป็นชื่อวงจร คลื่นที่มอดูเลตจะถูกรวมเข้าด้วยกันและรูปคลื่นสุดท้ายเป็นการรวมกันของทั้ง phase shift keying (PSK) และ amplitude shift keying (ASK) หรือใน analog case phase modulation (PM) และการมอดูเลตแอมพลิจูด
เช่นเดียวกับแผนการมอดูเลตทั้งหมด QAM ส่งข้อมูลโดยการเปลี่ยนบางแง่มุมของสัญญาณคลื่นพาหะ (โดยปกติคือคลื่นไซน์) เพื่อตอบสนองต่อสัญญาณข้อมูล ในกรณีของ QAM ดิจิทัล จะใช้ตัวอย่างหลายเฟสและแอมพลิจูดหลายตัว Phase shift keying (PSK) เป็นรูปแบบที่ง่ายกว่าของ QAM ซึ่งแอมพลิจูดของพาหะเป็นค่าคงที่และมีเพียงเฟสกะเท่านั้น
กรณีวาร์ปการส่งสัญญาณ QAM คลื่นพาหะคือกลุ่มของคลื่นไซน์สองคลื่นที่มีความถี่เดียวกัน โดยเฟสห่างกัน 90° (ในรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส) สิ่งเหล่านี้มักถูกเรียกว่า "I" หรือส่วนประกอบในเฟส เช่นเดียวกับ "Q" หรือส่วนประกอบการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัส คลื่นองค์ประกอบแต่ละคลื่นจะถูกมอดูเลตแอมพลิจูด ซึ่งหมายความว่าแอมพลิจูดของคลื่นจะถูกเปลี่ยนเพื่อแสดงข้อมูลที่ต้องถ่ายโอนก่อนจึงจะสามารถรวมเข้าด้วยกันได้
แอปพลิเคชัน
ขอบเขตการตัดสินใจจารึกในภาพด้านบนระบุขอบเขตของพื้นผิว (หรือ "ขอบเขตการตัดสินใจ" ตามตัวอักษร)
QAM (การมอดูเลตแอมพลิจูดกำลังสอง) ถูกใช้อย่างกว้างขวางในรูปแบบมอดูเลตสำหรับระบบโทรคมนาคมดิจิทัล เช่น มาตรฐาน 802.11 Wi-Fi ประสิทธิภาพของสเปกตรัมสูงโดยพลการสามารถทำได้ด้วย QAM โดยการตั้งค่าขนาดกลุ่มดาวที่เหมาะสม ถูกจำกัดโดยระดับเสียงและการเชื่อมโยงเชิงเส้น
การมอดูเลต QAM ถูกใช้ในระบบใยแก้วนำแสงเมื่อบิตเรทเพิ่มขึ้น QAM16 และ QAM64 สามารถจำลองแบบออปติคัลได้ด้วยอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบ 3 ช่องสัญญาณ
เทคโนโลยีดิจิทัล
ใน QAM ดิจิทัล คลื่นองค์ประกอบแต่ละคลื่นจะประกอบด้วยตัวอย่างแอมพลิจูดคงที่ แต่ละคลื่นมีช่วงเวลาเดียว และแอมพลิจูดจะถูกหาปริมาณ จำกัดจำนวนระดับที่แน่นอนซึ่งแทนเลขฐานสองอย่างน้อยหนึ่งหลัก (บิต) ของ บิตดิจิทัล ใน QAM แบบอะนาล็อก แอมพลิจูดของแต่ละองค์ประกอบของคลื่นไซน์จะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องทันเวลาด้วยสัญญาณอนาล็อก
การมอดูเลตเฟส (PM แบบอะนาล็อก) และคีย์ (PSK ดิจิทัล) ถือได้ว่าเป็นกรณีพิเศษของ QAM โดยที่ขนาดของสัญญาณมอดูเลตจะคงที่ โดยมีเพียงเฟสที่เปลี่ยนไป การปรับพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสยังสามารถขยายไปยังการปรับความถี่ (FM) และคีย์ (FSK) เนื่องจากสามารถถือเป็นชนิดย่อยได้
เช่นเดียวกับแผนการมอดูเลตดิจิทัลหลายๆ แบบ ไดอะแกรมกลุ่มดาวมีประโยชน์สำหรับ QAM ใน QAM จุดกลุ่มดาวมักจะถูกจัดเรียงในตารางสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีระยะห่างแนวตั้งและแนวนอนเท่ากัน แม้ว่าจะมีการกำหนดค่าอื่น ๆ (เช่น Cross-QAM) เนื่องจากข้อมูลมักจะเป็นเลขฐานสองในโทรคมนาคมดิจิทัล จำนวนจุดในกริดจึงมักจะเป็น 2 (2, 4, 8, …).
เพราะว่า QAM มักจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส บ้างก็หายาก - รูปร่างที่พบบ่อยที่สุดคือ 16-QAM, 64-QAM และ 256-QAM โดยการย้ายไปยังกลุ่มดาวที่มีลำดับสูงกว่า สามารถส่งบิตต่อสัญลักษณ์ได้มากขึ้น อย่างไรก็ตาม หากพลังงานเฉลี่ยของกลุ่มดาวยังคงเท่าเดิม (โดยการเปรียบเทียบอย่างยุติธรรม) จุดควรอยู่ใกล้กันมากขึ้น ดังนั้นจึงมีความอ่อนไหวต่อสัญญาณรบกวนและการทุจริตอื่นๆ
ส่งผลให้มีอัตราความผิดพลาดบิตสูงขึ้น ดังนั้น QAM ลำดับที่สูงกว่าอาจให้ข้อมูลที่น่าเชื่อถือน้อยกว่า QAM ลำดับที่ต่ำกว่าสำหรับพลังงานกลุ่มดาวเฉลี่ยคงที่ การใช้ QAM ที่สูงกว่าโดยไม่เพิ่มอัตราความผิดพลาดของบิตจะต้องสูงกว่าอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) โดยการเพิ่มพลังงานสัญญาณ ลดสัญญาณรบกวน หรือทั้งสองอย่าง
เครื่องช่วยทางเทคนิค
หากอัตราข้อมูลที่เกินจาก 8-PSK ที่เสนอให้ เป็นเรื่องปกติที่จะย้ายไปที่ QAM เนื่องจากให้ระยะห่างระหว่างจุดที่อยู่ติดกันในระนาบ IQ มากขึ้น ทำให้คะแนนกระจายอย่างเท่าเทียมกันมากขึ้น ปัจจัยที่ซับซ้อนคือจุดต่างๆ ไม่มีแอมพลิจูดเท่ากันอีกต่อไป ดังนั้นดีมอดูเลเตอร์จึงต้องตรวจจับทั้งเฟสและแอมพลิจูดอย่างถูกต้อง แทนที่จะเป็นแค่เฟส
โทรทัศน์
64-QAM และ 256-QAM มักใช้ในเคเบิลทีวีดิจิตอลและเคเบิลโมเด็ม ในสหรัฐอเมริกา 64-QAM และ 256-QAM เป็นรูปแบบการปรับสายเคเบิลแบบดิจิทัลที่ได้รับอนุญาตซึ่งเป็นมาตรฐานโดย SCTE ในมาตรฐาน ANSI/SCTE 07 2013 โปรดทราบว่านักการตลาดจำนวนมากจะเรียกพวกเขาว่า QAM-64 และ QAM-256 UK modulation QAM-64 ใช้สำหรับทีวีภาคพื้นดินแบบดิจิทัล (Freeview) และ 256-QAM ใช้สำหรับ Freeview-HD
ระบบการสื่อสารที่ออกแบบมาเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพทางสเปกตรัมที่สูงมาก โดยทั่วไปแล้วจะใช้ความถี่ที่หนาแน่นมากในชุดนี้ ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ Powerplug AV2 500-Mbit Ethernet ปัจจุบันใช้อุปกรณ์ 1024-QAM และ 4096-QAM รวมถึงอุปกรณ์ในอนาคตที่ใช้มาตรฐาน ITU-T G.hn เพื่อเชื่อมต่อกับสายไฟภายในบ้านที่มีอยู่(สายโคแอกเชียล สายโทรศัพท์ และสายไฟ); 4096-QAM ให้ 12 บิต/สัญลักษณ์
อีกตัวอย่างหนึ่งคือเทคโนโลยี ADSL สำหรับทองแดงคู่บิดเกลียวซึ่งมีขนาดกลุ่มดาวถึง 32768-QAM (ในศัพท์เฉพาะของ ADSL นี่เรียกว่าการโหลดบิตหรือบิตต่อโทน 32768-QAM เทียบเท่ากับ 15 บิตต่อโทน)
ระบบวงปิดแบนด์วิดธ์สูงพิเศษยังใช้ 1024-QAM ด้วยการใช้ 1024-QAM, adaptive coding and modulation (ACM) และ XPIC ผู้ผลิตสามารถบรรลุความจุกิกะบิตในช่องสัญญาณ 56 MHz ช่องเดียว
ในเครื่องรับ SDR
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าความถี่วงกลม 8-QAM เป็นการมอดูเลต 8-QAM ที่เหมาะสมที่สุดในแง่ของความต้องการกำลังเฉลี่ยต่ำสุดสำหรับระยะทางแบบยุคลิดขั้นต่ำที่กำหนด ความถี่ 16-QAM นั้นต่ำกว่ามาตรฐาน แม้ว่าจะสามารถสร้างความถี่ที่เหมาะสมที่สุดได้ในบรรทัดเดียวกับ 8-QAM ความถี่เหล่านี้มักใช้เมื่อปรับจูนเครื่องรับ SDR ความถี่อื่นๆ สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้โดยใช้ความถี่ที่คล้ายกัน (หรือใกล้เคียงกัน) คุณสมบัติเหล่านี้ถูกใช้อย่างแข็งขันในเครื่องรับ SDR และตัวรับส่งสัญญาณ เราเตอร์ เราเตอร์
