15-ma’ruza: raqamli modulyatsiyalangan signallar

15.6. Kvadraturali amplituda modulyatsiyasi (QAM).


Kvadraturali amplituda modulyatsiyasi (KAM, inglizcha Quadrature Amplitude Modulation – QAM) da tashuvchi signalning ham amplitudasi ham fazasi o‘zgaradi. Bu vaqt birligida kodlanuvchi bitlar sonini oshirishga imkon beradi va shu bilan birga aloqa kanali bo‘yicha uzatishda xalaqitbardoshligini oshiradi. Hozirgi vaqtda bitta bod oralig‘ida kodlanuvchi axborot bitlarining soni 8...9 taga, signal holatlarining (nollar va birlar kombinatsiyalari) soni signallar fazosida 216...512 taga yetishi mumkin.
Signallarni kvadraturali ko‘rinishda tasvirlash ularni ifodalashning qulay va yetarlicha universal vositasi hisoblanadi. Kvadraturali tasvirlash tebranishni ikkita ortogonal tashkil etuvchilar – sinusoida va kosinusoidalarning chiziqli kombinatsiyasi shaklida ifodalashdan iborat:

bunda, va – bipolyar diskret qiymatlar.
Kvadraturali modulyatorning ishlash prinsipini to‘rtta fazali FMn signalni shakllantirish sxemasi misolida tushuntiramiz (15.10-rasm.)



15.10-rasm. Kvadraturali modulyator sxemasi

Davomiyligi bo‘lgan ikkilik kirish simvollari ketma-ketligi surish registri yordamida juft ( ) va toq ( ) impulslarga ajratiladi va ushbu impulslar mos ravishda sinfaz ( ) va kvadraturali ( ) kanallarning modulyatsiyalovchi impulslarni shakllantirgich (MISh)lari kirishiga beriladi. MIShlar chiqishida amplitudali va davomiylikli bipolyar impulslar ketma-ketligi va lar shakllantiriladi. Ushbu impulslar ketma-ketligi kanallarning ko‘paytiruvchi qurilmalari kirishiga beriladi va ular bir-biriga bog‘liq bo‘lmagan holda ikkita bir xil ammo faza bo‘yicha 90º ga siljigan tebranishni amplituda bo‘yicha modulyatsiyalaydi. Natijada ularning chiqishida ikki fazali (0, ) FM tebranish hosil bo‘ladi. Ularning yig‘indisi FM-4 signalni yoki kvadraturali FM signalni (QPSK) hosil qiladi. Har bir kanalda amplituda manipulyatsiyasi amalga oshirilishi hisobiga ushbu modulyatsiya turi kvadraturali amplituda manipulyatsiyasi (ayrim chet el adabiyotlarida Quadrature Amplitude Shift Keying – QASK) deb ham yuritiladi.

Yuqoridagi usulda shakllantirilgan signallar bitta kanalda uzatiladi. Modomiki, ikkita signalni uzatish uchun bitta va faqat bitta fizik kanaldan foydalanilar ekan, KAM-4 signalni uzatish tezligi AMn signalga nisbatan 2 marta yuqori bo‘ladi.
Kvadraturali amplituda modulyatsiyasida bir-biriga bog‘liq bo‘lmagan ikkita mantiqiy kanal shakllantiriladi, ya’ni birlik sathga bir kanalda birlik sath yoki boshqa kanalda nollik sath mos kelishi mumkin. Shuning hisobiga ikkita chiqish signali bitta fizik muhit orqali o‘tishida bir-biriga ta’sir ko‘rsatmaydi.
Har bir KAM signalning geometrik talqinini signallar fazosida vektor shaklida tasvirlash mumkin. Bunda vektorlarning ohirlari signal fazosida koordinatalari va ning qiymatlari orqali aniqlanuvchi signal nuqtalari shaklida tasvirlanadi. Ushbu nuqtalar to‘plami signal yulduzchalari turkumi (signal constellation) deb ataladi.
Umumiy holda amplitudali sathni qo‘llab-quvvatlovchi tizimlar uchun har bir ikkilik simvollar oqimi uchun ta turli nol va birlar kombinatsiyasini shakllantirish mumkin.
QAM-16 signalni shakllantirish prinsipini ko‘rib chiqamiz.
Kvadraturali amplituda modulyatsiyasida signal quyidagicha ifodalanadi


bunda, va – modulyatsiyalovchi signalning sinfaz va kvadraturali tashkil etuvchilari.
QAM-16 da kirish ikkilik ketma-ketligi kvadrobitlarga ajratilishi lozim bo‘lib, -sinfaz va -kvadraturali tashkil etuvchilari qiymatlarni qabul qiladi. Bu holda 15.11-rasmdan ko‘rinadiki, QAM-16 tizimning holatlar diagrammasi (signal yulduzchalari turkumi) 16 ta signal nuqtalaridan iborat bo‘lib, har bir nuqta to‘rtta uzatiluvchi axborot bitlariga mos keladi.



15.11-rasm. QAM-16 uchun signal yulduzchalari turkumi

15.3-jadvalda kvadrobitlar va ularga mos modulyatsiyalovchi signalning sinfaz va kvadraturali tashkil etuvchilarining qiymatlari keltirilgan.

15.3-jadval