Semnale QAM

Semnale    QAM

Transmisiunile de date pe purtatoare ortogonale cu modulatie de amplitudine se bazeaza pe existenta a doua semnale MAPS, cu purtatoarele defazate in cuadratura. Aceasta tehnica de transmisie permite folosirea mai eficienta a benzii canalului, realizandu-se practic dublarea vitezei de transmisie.

Cele doua semnale purtatoare de informatie moduleaza anvelopa unor semnale de tip sinus, respectiv cosinus, iar prin sumarea semnalelor se obtine semnalul QAM.

Schema bloc arata ca in figura 5.26. Forma in timp a unui semnal QAM este urmatoarea:

(5.26)

unde - semnalele de date in banda de baza

-pulsatia purtatoarei, -frecventa purtatoarei

Pentru obtinerea semnalelor QAM se pot folosi tehnici analogice de generare a purtatoarelor defazate in cuadratura (la frecvente ridicate), fie generarea digitala a lor utilizand memorii si convertoare N/A sau, mai recent, procesoare de semnal. Cele mai utilizate tipuri de semnale cu modulatie QAM sunt:

q       QASK (Quadrature Amplitude Shift Keying) - suma a doua semnale MA pe purtatoare sinusoidale in cuadratura modulate de semnale multinivel.

q       QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) - suma a doua semnale BPSK pe purtatoare sinusoidale in cuadratura.

q       OQPSK (Offset Quadrature Phase Shift Keying)    - la fel ca si la QPSK cu deosebirea ca tranzitiile semnalelor de date pe cele doua canale se produc decalate cu T una fata de alta (T este perioada semnalului de date).

q       MSK (Minimum Shift Keying) - seamana cu QPSK dar semnalele modulatoare au forma unor semisinusoide de latime 2T, nefiind unde rectangulare.

q       MAMSK (Multiple Amplitude Minimum Shift Keying)    - e ca un semnal OQASK cu impulsul modulator de forma semisinusoidala cu m nivele de amplitudine.

q       SFSK (Sinusoidal Frequency Shift Keying)    - e un semnal MSK generalizat, semnalul modulator fiind un impuls particular.

q       CPQFSK (Continuous Phase Quadruple Frequency Shift Keying)    - seamana cu MSK dar foloseste 4 frecvente in loc de 2.

q       TFM (Tamed Frequency Modulation) - un semnal asemanator cu MSK, dar cu 3 nivele ale frecventei.

q       Q²PSK (Quadrature Quadrature Phase Shift Keying) - format din doua semnale MSK in cuadratura.

q       GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) - un semnal de tip MSK cu impuls modulator exponential.

Modularea informatiilor ce urmeaza a fi transmise se face pentru adaptarea semnalelor la canalul de transmisie (marirea eficientei de banda) sau pentru a optimiza transmisia din punctul de vedere al puterii emise sau complexitatii implementarii sistemului.

Multe semnale sunt cu anvelopa constanta si sunt folosite in comunicatiile radio cu terminale portabile sau mobile, alimentate de la baterii, un exemplu tipic fiind telefonia celulara. Ele determina o eficienta crescuta a amplificatorului RF de putere. Aceasta se poate defini ca:

(5.27)

si reprezinta raportul dintre puterea de RF adaugata si puterea de alimentare in current continuu a amplificatorului, furnizata de baterii. Cand puterea livrata de amplificatorul RF este o fractiune importanta din puterea bateriilor, randamentul trebuie optimizat in sensul maximizarii lui.

Daca canalul de transmisiune sau unul din blocurile componente ale sistemului de comunicatie prezinta neliniaritati, se produce o degradare a semnalului manifestata prin:

q       Distorsionarea semnalului care produce o degradare a calitatii semnalului receptionat;

q       Cresterea energiei radiate in mod nedorit in canalele invecinate, efect cunoscut sub denmirea de "spectral regrowth". Acesta poate uneori determina un sacrificiu deliberat privind randamentul amplificatorului RF cu scopul de a obtine o liniaritate mai buna si a perturba mai putin celelalte canale.

Evident, daca se pot reduce variatiile de amplitudine ale semnalului QAM emis, aceasta conduce la scaderea efectului perturbator asupra canalelor alaturate, ceea ce permite utilizarea unei puteri mai mare de emisie si/sau a unei eficiente crescute

Cele mai multe emitatoare digitale utilizeaza amplificatoare de putere ce lucreaza la saturatie sau langa saturatie pentru a realiza eficienta maxima. In aceasta situatie semnalul este amplificat neliniar si va fi insotit de distorsiuni de amplitudine si faza. De asemenea, filtrarea aplicata pentru limitarea spectrului (atenuarea lobilor laterali) introduce distorsiuni de amplitudine daca semnalul prezinta variatii abrupte ale nivelului.

Pe langa semnalele cu modulatie exponentiala de tip FSK, MSK, QPSK, care au anvelopa constanta, au aparut tipuri noi de modulatie care sa conduca la variatii reduse de amplitudine ale semnalului care a strabatut un canal cu neliniaritati. Printre acestea putem enumera: (Differential Quadrature Phase Shift Keying), OQPSK (Offset Quadrature Phase Shift Keying), GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) si GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).