Tại sao các chòm sao QAM thường xuyên và hình chữ nhật?


8

Trong hầu hết các đồ thị IQ của nhiễu QAM, có vẻ như chòm sao kết thúc với nhiều biến dạng hơn khi bạn đi xa hơn từ trung tâm:

256-QAM bị biến dạng

Điều gì gây ra biến dạng phi tuyến tính này và tại sao các chòm sao QAM không có hình dạng như sau?

Chòm sao 256-APSK


Một gợi ý cho câu hỏi thứ hai của bạn: trong hai chòm sao nào dễ tìm thấy điểm chòm sao gần điểm nhận được nhất?
MBaz

@MBaz Cái thứ hai, nếu bạn có vấn đề nhiễu pha được hiển thị trong cái thứ nhất.
dùng253751

Câu trả lời:


9

Sự biến dạng mà bạn đang thấy trong hình đầu tiên là do nhiễu pha; bạn càng nhận được nhiều hơn từ nguồn gốc, chòm sao sẽ có thêm một giai đoạn nhất định.

Các chòm sao QAM không có hình dạng như biểu đồ thứ hai vì các điểm trong chòm sao không phải là tất cả đều xa nhau. Có tất cả các điểm trong chòm sao có cùng khoảng cách với nhau là lý tưởng khi tất cả các điểm trong chòm sao đều có thể xảy ra như nhau và hiệu suất hệ thống bị hạn chế bởi tiếng ồn được trải đều xung quanh chòm sao. (Đó thường là trường hợp khi bạn xem xét tín hiệu trong máy thu trên toàn dải động của nó). Hãy để tôi giải thích...

Biểu đồ đầu tiên của bạn là những gì tôi thường thấy là tín hiệu nhận đúng (sóng mang và thời gian được đồng bộ hóa) trong điều kiện tín hiệu mạnh nhất trong phạm vi tuyến tính của máy thu (máy phát gần, nhưng không quá gần để gây ra hiệu ứng bão hòa phi tuyến tính). Những gì chúng ta thấy trong trường hợp này là nhiễu pha kết hợp từ bộ tạo dao động cục bộ của máy phát và máy thu, nhưng chúng ta chưa thấy rõ ảnh hưởng của tất cả các nguồn nhiễu khác (analog và kỹ thuật số). Các bộ tạo dao động cục bộ sẽ được thiết kế với độ nhiễu pha đủ để xuất hiện giống như bạn thể hiện trong hình trên của bạn (nhiễu pha sẽ được chỉ định để vượt quá yêu cầu tỷ lệ lỗi ký hiệu).

Đó là điều kiện năng lượng thấp (máy phát ở xa) cũng là một phần của yêu cầu tỷ lệ lỗi biểu tượng của chúng tôi trong đó chòm sao trên cùng sẽ vượt trội hơn nhiều so với chòm sao thấp hơn. Đó là bởi vì trong điều kiện này, nhiễu phụ gia trở thành một "đám mây tròn" xung quanh mỗi điểm trong chòm sao (nó có các thành phần AM và PM bằng nhau) trái ngược với hình trên cùng mà bạn có tiếng ồn chủ yếu là PM. Tiếng ồn, cùng mức, sẽ có cùng đường kính RMS xung quanh mỗi điểm trong chòm sao. Do đó, giả sử tất cả các điểm đều có thể xảy ra như nhau, tỷ lệ lỗi biểu tượng tốt nhất của chúng tôi có thể đạt được bằng cách có tất cả các điểm trong chòm sao cách đều nhau.

Chắc chắn, trong điều kiện này với mức nhiễu cố định, việc tăng khoảng cách tổng thể giữa tất cả các điểm (có nghĩa là tăng công suất truyền) sẽ làm giảm tỷ lệ lỗi biểu tượng, nhưng bất kể, chiến lược tốt nhất là có các điểm có thể cách đều nhau khi mức độ tiếng ồn được phân phối đều.


4
câu trả lời tuyệt vời! Mặc dù tôi muốn nói thêm rằng, tất nhiên, việc vận chuyển mặt phẳng I / Q với các điểm không nằm trong tâm của hình chữ nhật, nhưng ví dụ, lưới hình lục giác về mặt lý thuyết sẽ đạt được Tỷ lệ lỗi biểu tượng tốt hơn với cùng công suất trung bình , nhưng thực tế thực hiện một phương pháp quyết định thực sự ước tính điểm chòm sao kín từ một lưới như vậy đến một biểu tượng nhận được thì phức tạp hơn nhiều so với việc tách mặt phẳng IQ của bạn thành một lưới; do đó, QAM là hình chữ nhật vì lý do phức tạp.
Marcus Müller

Ah, tôi nghĩ rằng bạn đã làm sáng tỏ một quan niệm sai lầm mà tôi có với QAM. Tôi có pha trên một trục và biên độ trên trục kia, thay vì nhiễu pha ảnh hưởng đến, và tôi và Q là các tín hiệu điều chế biên độ có thể phục hồi riêng.
Mitch

@Mitch - rất tốt. Hiểu đầy đủ về tín hiệu vì tín hiệu phức tạp là cực kỳ hữu ích với DSP liên quan đến truyền thông. Xem các phản hồi khác của tôi vì chủ đề này có xu hướng là trung tâm.
Dan Boschen

7

Điều quan trọng cần lưu ý là từ quan điểm thực tế, QAM có hai lợi thế đáng kể:

  1. Các thành phần cùng pha và cầu phương là tín hiệu PAM độc lập với M mỗi cấp độ (nơi M= =22k là số điểm trong chòm sao, 2klà số bit (chẵn) trên mỗi ký hiệu). Điều này làm cho thiết kế của coder rất đơn giản.
  2. Các vùng quyết định là các ngưỡng dọc theo trục thực và ảo. Điều này làm cho máy thái trong máy thu rất đơn giản.

Những điểm này cũng được gợi ý trong nhận xét này của Marcus Müller . Cái giá cho sự đơn giản này là hiệu suất năng lượng dưới mức tối ưu của QAM. Các điểm góc của chòm sao QAM tăng công suất cực đại và trung bình cần thiết cho khoảng cách tối thiểu nhất định giữa các điểm.

Một sự thỏa hiệp giữa độ phức tạp và hiệu quả năng lượng đạt được bằng QAM tròn yêu cầu công suất trung bình nhỏ hơn cho khoảng cách tối thiểu nhất định giữa các ký hiệu. Một ý tưởng liên quan được sử dụng trong tiêu chuẩn CCITT V.29 (ngày được thừa nhận): nhập mô tả hình ảnh ở đây

Một cách khác để đạt được sự thỏa hiệp giữa độ phức tạp và sức mạnh trung bình là các chòm sao chéo, trong đó biểu tượng góc của các chòm sao QAM hình chữ nhật tiêu chuẩn được loại bỏ. Theo cách này, bạn có thể nhận được số bit lẻ trên mỗi ký hiệu (ví dụ: chéo 32-QAM hoặc chéo 128-QAM):

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.