Quadraturamplitudenmodulation (englisch Quadrature Amplitude Modulation, QAM) ist ein digitales Modulationsverfahren, das Amplituden- und Phasenmodulation kombiniert: Trägeramplitude und Phasenlage werden gleichzeitig in mehreren diskreten Stufen verändert, um mehrere Bits pro Symbol zu übertragen. QAM steckt in WLAN, DVB, Kabelmodem, ADSL/VDSL und Mobilfunk.
So funktioniert QAM
QAM arbeitet mit zwei Trägerschwingungen derselben Frequenz, die um 90 Grad versetzt sind: die In-Phase-Komponente (I) und die Quadratur-Komponente (Q). Durch Überlagerung beider Träger mit unterschiedlichen Amplituden entstehen Signalpunkte in einer Ebene, dem Konstellationsdiagramm. Jeder Punkt steht für ein Symbol, also eine Kombination aus Amplitude und Phase.
Die Ordnung gibt an, wie viele Bits ein Symbol trägt: 16-QAM nutzt 16 Punkte und überträgt 4 Bit pro Symbol, 64-QAM kommt auf 6 Bit, 256-QAM auf 8 Bit und 4096-QAM auf 12 Bit. Höhere Ordnungen steigern die Datenrate und die spektrale Effizienz, legen die Punkte im Konstellationsdiagramm aber näher zusammen – der Empfang braucht dann einen besseren Signal-Rausch-Abstand, sonst springt der Demodulator zwischen benachbarten Punkten um und erzeugt Bitfehler.
Wo QAM steckt
- WLAN: IEEE-802.11-Standards modulieren ihre OFDM-Unterträger mit QAM – Wi-Fi 5 (802.11ac) bis 256-QAM, Wi-Fi 6 (802.11ax) bis 1024-QAM, Wi-Fi 7 (802.11be) bis 4096-QAM.
- Digitales Fernsehen: DVB-T und DVB-C nutzen 16- und 64-QAM, DVB-T2 und DVB-C2 je nach Kanalqualität bis 256-QAM bzw. 4096-QAM.
- Mobilfunk: LTE und 5G modulieren bei guten Empfangsbedingungen mit bis zu 256-QAM.
- Kabelinternet: DOCSIS-Kabelmodems arbeiten mit 256-QAM und mehr auf ihren Trägern.
- DSL: ADSL/VDSL belegen die einzelnen DMT-Unterträger mit QAM.
Zusammenhang mit PSK und ASK
QAM lässt sich als Erweiterung der Phasenumtastung (PSK) verstehen: Die Quadraturphasenumtastung (QPSK) nutzt vier reine Phasenzustände; QAM fügt zusätzliche Amplitudenstufen hinzu und erzeugt so mehr Symbolpunkte bei gleicher Bandbreite. Gegenüber der reinen Amplitudenumtastung (ASK) ist QAM deutlich bandbreiteneffizienter, aber anfälliger für Rauschen.
Verwandte Grundlagen: OFDM, Phasenmodulation, Bandbreite, WLAN.