Quadraturamplitudenmodulation

Quadraturamplitudenmodulation, kurz QAM, ist ein Verfahren zur digitalen Modulation, das Informationen in der Amplitude und der Phase eines Trägers codiert, indem zwei orthogonale Trägersignale in Phasenverschiebung von 90 Grad zueinander verwendet werden. Die Information wird über zwei unabhängige Signaleignisse, bekannt als In-Phase (I) und Quadrature (Q), übertragen.

In der Modulation wird das analoge Ausgangssignal als s(t) = I(t) cos(ωt) − Q(t) sin(ωt) beschrieben. Am Basisband lässt sich das Signal als komplexe Größe sBB(t) = I(t) + j Q(t) darstellen. Die digitalen Symbolwerte entsprechen Punkten in der sogenannten I-Q-Konstellation. Die Anzahl der möglichen Punkte beträgt 2^n, wobei n die Bitanzahl pro Symbol ist. Gängige Ordnungsmodule sind 4-QAM (oft als QPSK bezeichnet), 16-QAM, 64-QAM und 256-QAM; höhere Ordnung erhöhen die SpektralEffizienz, erfordern aber ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis.

Die Demodulation erfordert eine kohärente Detektion, einschließlich Träger- und Phasen恢复 sowie oft Kanal- oder Equalizer-Verfahren. Die Zuordnung der Bits zu Koordinaten im I-Q-Diagramm erfolgt durch Gray-Code-Mapping, um die Fehlerwahrscheinlichkeit zu minimieren.

QAM ist in vielen modernen digitalen Kommunikationssystemen weit verbreitet, etwa in WLAN (IEEE 802.11 mit 16/64/256-QAM), Digitalfernsehen (DVB-C/DC mit 64/256-QAM) und Kabelmodems sowie in Mobilfunksystemen, wo adaptive Ordnungsmodule je nach Kanalqualität eingesetzt werden. Vorteile sind hohe Datenraten und flexible Skalierbarkeit, während Herausforderungen in Linearität, Interferenzen, Phasenrauschen und Equalisierung liegen.