Obr. 3.8 – Znázornění stavů 16-QAM modulace

3.2.4 Kvadraturní amplitudová modulace

Čtyřstavová fázová modulace QPSK je totožná s modulací 4-QAM. Kvadraturní amplitudová modulace však v praxi využívá většího počtu stavů díky kombinaci amplitudového klíčování a fázového klíčování. V případě 16-QAM se ze vstupní sériové dvojkové posloupnosti vydělují skupiny 4 bitů – kvadbity [a b c d]. Každý kvadbit je na výstupu principiálně vyjádřen jedním signálovým prvkem s příslušnou amplitudou Ck a fází fk. Celkem se může vyskytnout 16 různých kvadbitů, kterým musíme přiřadit 16 různých kombinací amplitud Ck a fází fk. Kvadbit vstupního toku dat [a b c d] se rozdělí na dva dibity. Dibit [a b] bude směřován do horní větve modulátoru na obr. 3.9 a dibit [c d] bude směrován do dolní větve. Kombinace dibitu [a ] je zakódována pomocí PAM do jedné ze čtyř úrovní podle tab. 3.4 a filtrováním pro redukci šířky pásma pomocí dolní propusti (LF) získáme modulační signál I soufázové cesty. Obdobně pro kvadraturní cestu Q.

Tab. 3.4. Kódovaní stavů pro QAM
I | A2 | A1 | -A1 | -A2
a b | 1 1 | 1 0 | 0 1 | 0 0
Q | A2 | A1 | -A1 | -A2
a b | 1 1 | 1 0 | 0 1 | 0 0

I a Q představují vstupní modulační signály pro modulátory s nosnou frekvencí fc posunutou pro kvadraturní cestu o 90º. Znázornění stavů 16-QAM v rovině je vidět na obr. 3.8. Hodnoty úrovní A1 a A2 se s ohledem na odstup signálu od šumu volí 1 a 3. Výsledný signál QAM získáme sečtením signálů z obou cest. Modulační rychlost bude rovna čtvrtině přenosové rychlosti.

Obr. 3.9 – Blokové schéma modulátoru QAM

Použitím vícestavové modulace ušetříme frekvenční pásmo, ovšem se vzrůstem počtu stavů modulace se signál stává mnohem náchylnější na rušení. Pro modulaci 16-QAM se udává nutný odstup signálu od šumu 21,5 dB pro chybovost řádově 10-7 až 10-6. S každým dalším přidaným bitem ke skupině [a b c d], čili se zdvojnásobením počtu stavů, se požadavek zvětšuje o 3 dB. Z tohoto důvodu je nutné volit kompromis mezi chybovostí, přenosovou rychlostí a šířkou použitého frekvenčního spektra. V praxi se používá běžně modulace 64-QAM a 256-QAM. U modulace 16–QAM se dosahuje přibližně hodnoty spektrální účinnosti 3,5 bit/s.Hz a u 64–QAM 5 bit/s.Hz.