Die Quadraturamplitudenmodulation (QAM) einschließlich 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM, 512QAM, 1024QAM, 2048QAM und 4096QAM ist sowohl ein analoges als auch ein digitales Modulationsschema. Es überträgt zwei analoge Nachrichtensignale oder zwei digitale Bitströme durch Ändern (Modulieren) der Amplituden von zwei Trägerwellen unter Verwendung des digitalen Modulationsschemas mit Amplitudenumtastung (ASK) oder des analogen Modulationsschemas mit Amplitudenmodulation (AM).

Warum werden höhere QAM-Werte verwendet?
Moderne drahtlose Netzwerke erfordern und erfordern häufig höhere Kapazitäten. Bei einer festen Kanalgröße erhöht eine Erhöhung des QAM-Modulationspegels die Verbindungskapazität. Beachten Sie, dass der inkrementelle Kapazitätsgewinn bei niedrigen QAM-Werten signifikant ist. Bei hoher QAM ist der Kapazitätsgewinn jedoch viel geringer. Zum Beispiel zunehmen
Von 1024QAM bis 2048QAM ergibt sich ein Kapazitätsgewinn von 10.83%.
Von 2048QAM bis 4096QAM ergibt sich ein Kapazitätsgewinn von 9.77%.

QAM-Kapazitätstabelle erhöhen

Was sind die Strafen bei höherer QAM?

Die Empfängerempfindlichkeit ist stark reduziert. Für jedes QAM-Inkrement (z. B. 512 bis 1024 QAM) wird die Empfängerempfindlichkeit um -3 dB verschlechtert. Dies verringert die Reichweite. Aufgrund der erhöhten Linearitätsanforderungen am Sender wird die Sendeleistung auch dann verringert, wenn der QAM-Pegel erhöht wird. Dies kann ungefähr 1 dB pro QAM-Inkrement sein.

Vergleich von 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM und 4096-QAM
Dieser Artikel vergleicht 512-QAM mit 1024-QAM mit 2048-QAM mit 4096-QAM und erwähnt den Unterschied zwischen 512-QAM-, 1024-QAM-, 2048-QAM- und 4096-QAM-Modulationstechniken. Es werden Vor- und Nachteile von QAM gegenüber anderen Modulationstypen erwähnt. Links zu 16-QAM, 64-QAM und 256-QAM werden ebenfalls erwähnt.

Grundlegendes zur QAM-Modulation
Beginnend mit dem QAM-Modulationsprozess vom Sender zum Empfänger in der drahtlosen Basisbandkette (dh der physischen Schicht). Wir werden das Beispiel von 64-QAM verwenden, um den Prozess zu veranschaulichen. Jedes Symbol in der QAM-Konstellation repräsentiert eine eindeutige Amplitude und Phase. Somit können sie von den anderen Punkten am Empfänger unterschieden werden.

64QAM Quadraturamplitudenmodulation

Abb: 1, 64-QAM-Mapping und Demapping

• Wie in Abbildung 1 gezeigt, wird 64-QAM oder eine andere Modulation auf die binären Eingangsbits angewendet.

• Die QAM-Modulation wandelt Eingangsbits in komplexe Symbole um, die Bits durch Variation der Amplitude / Phase der Zeitbereichswellenform darstellen. Bei Verwendung von 64QAM werden 6 Bit am Sender in ein Symbol umgewandelt.
• Die Umwandlung von Bits in Symbole erfolgt am Sender, während die Umkehrung (dh Symbole in Bits) am Empfänger erfolgt. Beim Empfänger gibt ein Symbol 6 Bits als Ausgabe des Demappers an.
• Die Abbildung zeigt die Position des QAM-Mappers und des QAM-Demappers im Basisbandsender bzw. -empfänger. Das Demapping erfolgt nach der Front-End-Synchronisation, dh nachdem Kanal- und andere Beeinträchtigungen aus den empfangenen beeinträchtigten Basisbandsymbolen korrigiert wurden.
• Der Datenabbildungs- oder Modulationsprozess erfolgt vor der HF-Aufwärtskonvertierung (U / C) im Sender und in der PA. Aus diesem Grund erfordert die Modulation höherer Ordnung die Verwendung von hochlinearem PA (Leistungsverstärker) am Sendeende.

QAM-Zuordnungsprozess

64QAM-Zuordnungsmodulation

Abb: 2, 64-QAM-Zuordnungsprozess

In 64-QAM bezieht sich die Zahl 64 auf 2 ^ 6.
Hier repräsentiert 6 die Anzahl der Bits / Symbole, die 6 in 64-QAM ist.
In ähnlicher Weise kann es auf andere Modulationstypen wie 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM und 4096-QAM angewendet werden, wie nachstehend beschrieben.
In der folgenden Tabelle wird die 64-QAM-Codierungsregel erwähnt. Überprüfen Sie die Kodierungsregel im jeweiligen Funkstandard. Der KMOD-Wert für 64-QAM beträgt 1 / SQRT (42).

QAM-Mapper Eingabeparameter: Binäre Bits

QAM-Mapper Ausgabeparameter: Komplexe Daten (I, Q)

Der 64-QAM-Mapper verwendet Binäreingaben und generiert komplexe Datensymbole als Ausgabe. Für den Konvertierungsprozess wird die oben genannte Codierungstabelle verwendet. Vor dem Coversion-Prozess werden die Daten in 6-Bit-Paare gruppiert. Hier bestimmt (b5, b4, b3) den I-Wert und (b2, b1, b0) den Q-Wert.

Beispiel: Binäreingabe: (b5, b4, b3, b2, b1, b0) = (011011)
Komplexe Ausgabe: (1 / SQRT (42)) * (7 + j * 7)

512QAM-Modulation

Abb: 3, 512-QAM-Konstellationsdiagramm

Die obige Abbildung zeigt ein 512-QAM-Konstellationsdiagramm. Beachten Sie, dass in jedem der vier Quadranten nicht 16 Punkte vorhanden sind, um insgesamt 512 Punkte mit 128 Punkten in jedem Quadranten in diesem Modulationstyp zu erhalten. Es ist auch möglich, 9 Bits pro Symbol in 512-QAM zu haben. 512QAM erhöht die Kapazität um 50% im Vergleich zum 64-QAM-Modulationstyp.

1024QAM-Modulationskonstellation

Die Abbildung zeigt ein 1024-QAM-Konstellationsdiagramm.

Anzahl der Bits pro Symbol: 10
Symbolrate: 1/10 der Bitrate
Kapazitätssteigerung im Vergleich zu 64-QAM: ca. 66.66%

2048QAM-Modulationskonstellation

Es folgen die Eigenschaften der 2048-QAM-Modulation.

Anzahl der Bits pro Symbol: 11
Symbolrate: 1/11 der Bitrate
Kapazitätserhöhung von 64-QAM auf 1024QAM: 83.33% Zuwachs
Kapazitätserhöhung von 1024QAM auf 2048QAM: 10.83% Zuwachs
Gesamtkonstellationspunkte in einem Quadranten: 512

4096QAM-Modulationskonstellation

Es folgen die Eigenschaften der 4096-QAM-Modulation.

Anzahl der Bits pro Symbol: 12
Symbolrate: 1/12 der Bitrate
Kapazitätserhöhung von 64-QAM auf 409QAM: 100% Zuwachs
Kapazitätserhöhung von 2048QAM auf 4096QAM um 9.77%
Gesamtkonstellationspunkte in einem Quadranten: 1024

Vorteile von QAM gegenüber anderen Modulationstypen
Im Folgenden sind die Vorteile der QAM-Modulation aufgeführt:
• Hilft bei der Erzielung einer hohen Datenrate, da mehr Bits von einem Träger übertragen werden. Aus diesem Grund ist es in modernen drahtlosen Kommunikationssystemen wie LTE, LTE-Advanced usw. populär geworden. Es wird auch in neuesten WLAN-Technologien wie 802.11n 802.11 ac, 802.11 ad und anderen verwendet.

Nachteile von QAM gegenüber anderen Modulationstypen
Im Folgenden sind die Nachteile der QAM-Modulation aufgeführt:
• Obwohl die Datenrate durch Abbildung von mehr als 1 Bit auf einen einzelnen Träger erhöht wurde, ist ein hohes SNR erforderlich, um die Bits am Empfänger zu decodieren.
• Benötigt PA (Leistungsverstärker) mit hoher Linearität im Sender.
• Zusätzlich zu einem hohen SNR benötigen höhere Modulationstechniken sehr robuste Front-End-Algorithmen (Zeit, Frequenz und Kanal), um die Symbole fehlerfrei zu decodieren.

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