El concepto y el circuito del convertidor de 2 a 4 niveles en 8-QAM

Una buena idea es ir paso a paso. 8 QAM (modulación de amplitud en cuadratura) no es la modulación más fácil. Combina la modulación por cambio de amplitud (ASK) y la modulación modulación por cambio de fase (PSK). Es una técnica de modulación digital, por lo que se utiliza para transmitir un flujo de bits en contraste con la modulación analógica, donde las señales de origen son continuas.

Al principio deberíamos echar un vistazo a la forma más simple de modulación digital: 2-ASK, que es un ASK con dos valores posibles por chip . En la banda base (la señal NO modulada todavía de alta frecuencia) hay dos valores lógicos posibles: 0 y 1. Corresponden a dos voltajes de entrada (por ejemplo, -1V y 1V). Tenga en cuenta que podemos dibujar estos valores como ubicaciones en el plano IQ. Lo necesitaremos más adelante para entender el QAM.

ParamodularlaseñalASK(comosemuestraeneldiagramadebloques),elvalorIsemultiplicaporlaseñalcosenodelportador.Multiplicarcon1Vsignificaquesetransmiteunimpulsodecoseno,multiplicarsecon-1Vsignificaquesetransmiteunimpulsodecosenoinvertido(consultelatabla).

Un hecho interesante es que al invertir el coseno se obtiene la misma señal de salida que la demora medio período (desplazamiento de fase de 180 grados). Esto hace que 2-ASK sea equivalente a una modulación 2-PSK. Esto se puede ver en el plano IQ. La idea de ASK es reflejar la primera ubicación (I = 1V) en el eje Q para generar la segunda ubicación (I = -1V). La idea de PSK es mover la primera ubicación 180 grados en un círculo alrededor del origen del plano IQ. Ambas ideas dan como resultado exactamente las mismas ubicaciones y, por lo tanto, las mismas señales.

Cuando queremos generar señales PSK de orden superior (más de dos ubicaciones en el plano IQ, por ejemplo, 4), necesitamos versiones con demora de 90, 180 y 270 grados del coseno del portador. Están representados por 4 ubicaciones en un círculo en el plano IQ. 4 ubicaciones significa que podemos transmitir 2 bits en un chip, por lo que esto aumenta efectivamente la tasa de bits de los canales:

Construiruncircuitoderetardoescostoso,porloquelarelaciónentreASKyPSKseusacomotrucoparaconstruirestedispositivosolounavez.Ademásdelaportadoraoriginal(rutaI),solosegeneraunaversiónmodificadade90grados(larutaQ).Usandoestasdosseñales,todaslasotrasversionesretrasadaspuedensercreadas.EchaunvistazoalplanoIQ.180gradosestánen(I=-1V,Q=0V),270gradosestánen(I=0V,Q=-1V)yasísucesivamente.AdemásdelmoduladorASK,seagregaunarutaQparagenerarelPSK.LasrutasIyQseagreganparaformarlaseñaldesalidamodulada.

Cada una de las señales I y Q puede tener 3 valores diferentes: 1V, 0V, -1V Pero solo hay 4 combinaciones permitidas, que seleccionan una de las 4 ubicaciones. Para hacer eso, necesitamos algún tipo de convertidor de "2 bits a 3 niveles de voltaje", que convierte dos valores de entrada digital a los voltajes I y Q apropiados, como se muestra en la tabla:

bit0 bit1 : I Q
--------------------------
0 0 : 1V 0V
0 1 : 0V 1V
1 1 : -1V 0V
1 0 : 0V -1V

En general, la coincidencia de los patrones de bits de entrada con las ubicaciones es arbitraria, pero en teoría se puede mostrar que la tasa de errores de bits es menor cuando las ubicaciones se asignan utilizando el código gris (como en la tabla).

Estas 4 ubicaciones tienen la misma distancia que el origen del plano IQ, por lo que las señales de salida respectivas tienen la misma amplitud (aquí: 1 V). La única información de la señal se almacena en su fase, ergo esto es un PSK.

La única diferencia con PSK es que QAM también cambia la amplitud de la señal:

La imagen muestra (una de las muchas posibles) 8 QAM de ubicación. 8 ubicaciones significan 3 bits por chip. Las ubicaciones obviamente tienen diferentes distancias al origen. En este caso, necesitamos 4 voltajes diferentes para que las señales I y Q lleguen a las ubicaciones. Esto significa que necesitamos algún circuito que convierta 3 valores de entrada digital (2 niveles de voltaje) a las combinaciones I y Q apropiadas (4 niveles de voltaje cada uno). - > su convertidor de 2 a 4 voltajes

Esto es lo mismo que para PSK, otra vez. Solo un bit más y un voltaje más, dando como resultado una tabla algo más grande. I y Q se alimentan del conocido modulador que ya se usaba para PSK.

Esta es una explicación simplificada de lo que estás intentando lograr: -

En 8-QAM, combina 3 bits consecutivos para formar un "número" que se puede representar en un gráfico XY bidimensional: -

Elnúmerobidimensionalrepresentacómosemodulaelportador,porejemplo,000moveríaelportadoralaposición000enelgráfico.Pero¿quésignificaesto?¿Cómosemuevelaportadoraaunaposiciónenunagráfica?Laportadoranomoduladaestárepresentadaporelorigendelagráficaylosmovimientos"hacia afuera" son equivalentes a las modulaciones de amplitud. La rotación representa los movimientos de ángulo en la portadora (un movimiento de ángulo continuo es un cambio de frecuencia de la portadora).

Sin modulación de ángulo, el eje x podría considerarse como la amplitud de la portadora y, si se desplazó continuamente de - a + (en este eje), es una portadora suprimida de banda lateral doble. Con una posición radial fija (hacia afuera), y solo con modulación rotacional, esto es como FM.

Los términos comunes utilizados son I y Q modulación. Hay otras formas de lograr el 8-QAM: -

Estaversiónutiliza8puntosquerepresentantresdígitosbinariosenunaformacióncuadrada,perosoloseutilizan2valoresQy2I.Laimagenanteriorusaba4valoresQy4valoresIycreoqueeslaprimeraversiónmáscercanaaloqueestástratandodelograr.

Laconversióndebitsbinariosadiferentesnivelessepuederealizarcon2DAC:unoproducirávaloresanalógicosquealimentanelcircuitodelmoduladorQyunoproducirávaloresanalógicosquealimentanelmoduladorI.Hayvariasmanerasdehacerestoy este es un buen artículo. Breve resumen: -