QPSK vs QAM

Vilken nivå ligger ditt övriga kunnande i kommunikationssystem och vilken typ av info är du efter.

Primärt har det att göra med hur symbolerna är placerade i konstellationsdiagrammet. Detta påverkar hur man bygger modulator och demodulator.

Båda har för och nackdelar men slutresultatet är mer eller mindre densamma. Exakt hur hårdvaran påverkas i hastighet/effekt/area kan jag inte svara med det är garanterat en faktor.

Skickades från m.sweclockers.com

Data Communication and Network 5E är ganska bra och heltäckande, men det är ju en fråga om vad exakt för information du är ute efter.

Både QPSK och QAM används i våra moderna trådlösa utrustning och beskriver modulation på en av de många parallella bärvågorna i en OFDM-modulerad signal som tex Wlan men även LTE mfl använder.

Dessa moder växlas fram och tillbaka beroende på tillgänglig brus/signal-förhållande (S/N) eller i Wlan-sammanhang signal/inteferensförhållande (S/I) då man har många konkurrerande bärvågor i samma frekvensområde som läcker över från tex. grannar eller AP i annat rum...

Man kan säga att PSK och QPSK används när S/N eller S/I är lågt när det bara är 5-10 dB signal över bruset/inteferensen och lägre då det är en robustare kodning men på bekostnaden mycket lägre dataöverföringstakt - med faltning (viterbi) och LDPC kan man plocka signal som ligger 8-10 dB UNDER brus/inteferensnivån och används tex. inom LTE - dock är datatakten väldigt låg (flertal symboler per bit) men tillräckligt för att tex. telefonen kan hålla kvar kopplingen i väntan att det blir bättre.

QAM så packar man in flera punkter närmare origot i QPSK-matrisen som man hoppar mellan vilket gör att det blir mer varierande amplitud och inte bara fasskift på signalen (därav 'AM') - man får över fler bitar per symbol och med QAM16 4 bitar per symbol, med QAM64 6 bitar per symbol - men å andra sidan krävas det mer signal över brus/inteferens (> 12 dB) för att bitfelstakten skall hålla sig under en viss nivå för att vara rättbart och att rättningsinformationen som bipackas (aka forward error correction) i datat inte tar upp för stor del av den totala mängden datat.

På telefonmodem körde man med QAM512 (9 bit/symbol) redan på 14400 Baud-tiden men man kunde inte hoppa till punkterna bredvid varandra av en massa orsaker som begränsad dynamik, kvantiseringsbrus, störningar, distorsion mm.. utan istället körde utglesad matris med QAM256 i QAM512-matrisen och som byttes varannan symbol och så kom den helt avgörande förbättringen - trellisträn och i ett slag dubblade hastigheten på modemen och man fick 28800 på modemen med bara lite mer beräkningskraft och somliga modens datapumpar var kraftfulla nog för att kunna uppgraderas för det med ny firmware (viterbi mfl. har trellisträn som en del av sig)

(Q)PSK och QAM är inte konkurrerande system utan är olika verktyg i verktygslådan som används beroende på hur signalkvaliteten ser ut i överföringen - sedan är det mellan olika standarder hur bra de väljer mellan moderna och hur tätt det stegar samt hur fort det sker.

Om du söker på PSK, QPSK, QAM tillsammans med 'ber' eller 'BER' så borde du få upp massor av diagram och kurvor när det gäller bitfelstakt kontra signal/brus-förhållande, och i detta kommer du också stöta på Shannons lag och Shannons Limit när det gäller teoretisk överföringshastighet vid en given tillgänglig dynamik och bandbredd i en brusig miljö - oavsett hur påhittig modulation och felrättning man än hittar på - en typisk rabbit-hole man ramla ned i och sedan kan det ta antal dagar till år innan man kommer ut igen

Skillnaden mellan 8, 16, 64 osv. är mängden punkter, ja. Ju fler punkter, desto mer data kan skickas varje gång. Nackdelen är dock att det blir mer känsligt för brus.

Flera punkter i matrisen så måste man ha större signal till brus/inteferens förhållande - man kan inte 'krympa' punkterna i matrisen mot mindre och närmare origo för att få in fler punkter utan de innersta punkterna måste i stort sett ha samma avstånd som PSK och QPSK för samma biterror - utan de nya punkterna läggs utanför vilket gör att signalen måste växa i styrka ju fler punkter som läggs in - därav större kravet på signal/brusförhållandet måste vara högre ju högre QAM-värde man väljer. Och behovet är exponentiell växande med antal bitar man vill skicka per symbol så det finns alltid en praktiskt tak man slår i - räkna på Shannons lag och se själv och liksom med termodynamikens lagar så har ingen hittat något sätt att komma förbi det...

I praktiken finns det massa varianter av det där punkterna nödvändigtvis inte är i matris utan kan läggas i ringar, är det 'QAM' med många punkter så klipper man ofta hörnen och den effektiva spelplanen ser 8-kantig ut just för att undvika extremvärdena i hörnet och det kanske klipper eller IM-distar i den senare överföringen via radio eller förstärkare över tråd.

IM - intermodulation är väldigt destruktiv när det gäller att förstöra symboler så att datat inte kan läsas ut rätt efteråt så det är krav på att systemen är hyffsat linjära i sin överföring

På tråd och telefonmodem hade man upp till QAM512 redan på 14400-baud modem-tiden

Däremot har det varit besvärligt att få så täta matriser att fungera via radio och därför stanna vid typ QAM64 även om det idag även där fortsätter framåt mot QAM128,256,512 även där och förklaringen heter beräkningskapacitet för felrättningen (som idag är allt mer baserad på LDPC som tills för några år sedan var alldeles för tung att räkna på i dom hastigheter som man klarade med turbokodning och viterbi - Bluray använder viterbi och där handlar det om att kunna processa > 500 Mbit i sekunden, samma sak med hårddiskar och SSD där hastigheten är väldigt mycket högre (förvisso parallelliserad på SSD men snurrddiskar fortfarande seriellt) - utan dessa felrättningar och "signalförbättring" som går hela tiden så skulle våra medier ha så mycket fel redan från början att de skulle vare helt oanvändbara...