La modulación de amplitud en cuadratura (QAM) que incluye 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM, 512QAM, 1024QAM, 2048QAM y 4096QAM es un esquema de modulación tanto analógico como digital. Transmite dos señales de mensaje analógicas, o dos flujos de bits digitales, cambiando (modulando) las amplitudes de dos ondas portadoras, utilizando el esquema de modulación digital de modulación por desplazamiento de amplitud (ASK) o el esquema de modulación analógica de modulación de amplitud (AM).

¿Por qué se utilizan niveles de QAM más altos?
Las redes inalámbricas modernas a menudo exigen y requieren mayores capacidades. Para un tamaño de canal fijo, aumentar el nivel de modulación QAM aumenta la capacidad del enlace. Tenga en cuenta que la ganancia de capacidad incremental a niveles de QAM bajos es significativa; pero con QAM alta, la ganancia de capacidad es mucho menor. Por ejemplo, aumentando
De 1024QAM a 2048QAM proporciona una ganancia de capacidad del 10.83%.
De 2048QAM a 4096QAM proporciona una ganancia de capacidad del 9.77%.

Tabla de capacidad de aumento de QAM

¿Cuáles son las sanciones en QAM superior?

La sensibilidad del receptor se reduce considerablemente. Por cada incremento de QAM (por ejemplo, 512 a 1024QAM) hay una degradación de -3dB en la sensibilidad del receptor. Esto reduce el rango. Debido al aumento de los requisitos de linealidad en el transmisor, hay una reducción en la potencia de transmisión también cuando se aumenta el nivel de QAM. Esto puede ser de alrededor de 1 dB por incremento de QAM.

Comparación de 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM y 4096-QAM
Este artículo compara 512-QAM vs 1024-QAM vs 2048-QAM vs 4096-QAM y menciona la diferencia entre las técnicas de modulación 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM y 4096-QAM. Menciona ventajas y desventajas de QAM sobre otros tipos de modulación. También se mencionan enlaces a 16-QAM, 64-QAM y 256-QAM.

Comprensión de la modulación QAM
Comenzando con el proceso de modulación QAM en el transmisor al receptor en la cadena de banda base inalámbrica (es decir, la capa física). Usaremos el ejemplo de 64-QAM para ilustrar el proceso. Cada símbolo de la constelación QAM representa una amplitud y una fase únicas. Por tanto, pueden distinguirse de los demás puntos del receptor.

Modulación de amplitud en cuadratura 64QAM

Fig: 1, 64-QAM Mapping and Demapping

• Como se muestra en la figura 1, se aplica 64-QAM o cualquier otra modulación en los bits binarios de entrada.

• La modulación QAM convierte bits de entrada en símbolos complejos que representan bits por variación en amplitud / fase de la forma de onda en el dominio del tiempo. El uso de 64QAM convierte 6 bits en un símbolo en el transmisor.
• La conversión de bits a símbolos tiene lugar en el transmisor, mientras que la inversa (es decir, de símbolos a bits) tiene lugar en el receptor. En el receptor, un símbolo da 6 bits como salida del demapper.
• La figura muestra la posición del mapeador QAM y del mapeador QAM en el transmisor y receptor de banda base, respectivamente. La demapeo se realiza después de la sincronización del extremo frontal, es decir, después de que el canal y otras degradaciones se corrijan a partir de los símbolos de banda base degradados recibidos.
• El proceso de modulación o mapeo de datos se realiza antes de la conversión ascendente de RF (U / C) en el transmisor y el PA. Debido a esto, la modulación de orden superior requiere el uso de PA (amplificador de potencia) altamente lineal en el extremo de transmisión.

Proceso de mapeo QAM

Modulación de mapeo 64QAM

Fig. 2. Proceso de mapeo 64-QAM

En 64-QAM, el número 64 se refiere a 2 ^ 6.
Aquí 6 representa el número de bits / símbolo que es 6 en 64-QAM.
De manera similar, se puede aplicar a otros tipos de modulación como 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM y 4096-QAM como se describe a continuación.
La siguiente tabla menciona la regla de codificación 64-QAM. Verifique la regla de codificación en el estándar inalámbrico respectivo. El valor de KMOD para 64-QAM es 1 / SQRT (42).

Mapeador QAM Parámetros de entrada: bits binarios

Mapeador QAM Parámetros de salida: datos complejos (I, Q)

El mapeador 64-QAM toma entrada binaria y genera símbolos de datos complejos como salida. Utiliza la tabla de codificación mencionada anteriormente para hacer el proceso de conversión. Antes del proceso de cobertura, los datos se agrupan en un par de 6 bits. Aquí, (b5, b4, b3) determina el valor I y (b2, b1, b0) determina el valor Q.

Ejemplo: Entrada binaria: (b5, b4, b3, b2, b1, b0) = (011011)
Salida compleja: (1 / SQRT (42)) * (7 + j * 7)

Modulación 512QAM

Fig: 3, diagrama de constelación 512-QAM

La figura anterior muestra el diagrama de constelación 512-QAM. Tenga en cuenta que no existen 16 puntos en cada uno de los cuatro cuadrantes para hacer un total de 512 puntos con 128 puntos en cada cuadrante en este tipo de modulación. También es posible tener 9 bits por símbolo en 512-QAM. 512QAM aumenta la capacidad en un 50% en comparación con el tipo de modulación 64-QAM.

Constelación de modulación 1024QAM

La figura muestra un diagrama de constelación 1024-QAM.

Número de bits por símbolo: 10
Velocidad de símbolo: 1/10 de velocidad de bits
Aumento de la capacidad en comparación con 64-QAM: aproximadamente 66.66%

Constelación de modulación 2048QAM

Las siguientes son las características de la modulación 2048-QAM.

Número de bits por símbolo: 11
Velocidad de símbolo: 1/11 de velocidad de bits
Aumento de la capacidad de 64-QAM a 1024QAM: 83.33% de ganancia
Aumento de la capacidad de 1024QAM a 2048QAM: 10.83% de ganancia
Total de puntos de constelación en un cuadrante: 512

Constelación de modulación 4096QAM

Las siguientes son las características de la modulación 4096-QAM.

Número de bits por símbolo: 12
Velocidad de símbolo: 1/12 de velocidad de bits
Aumento de la capacidad de 64-QAM a 409QAM: 100% de ganancia
Aumento de la capacidad de 2048QAM a 4096QAM 9.77% de ganancia
Total de puntos de constelación en un cuadrante: 1024

Ventajas de QAM sobre otros tipos de modulación
Las siguientes son las ventajas de la modulación QAM:
• Ayuda a lograr una alta velocidad de datos, ya que una portadora transporta más bits. Debido a esto, se ha hecho popular en los sistemas de comunicación inalámbrica modernos como LTE, LTE-Advanced, etc. También se utiliza en las últimas tecnologías WLAN como 802.11n 802.11 ac, 802.11 ad y otras.

Desventajas de QAM sobre otros tipos de modulación
Las siguientes son las desventajas de la modulación QAM:
• Aunque la velocidad de datos se ha incrementado mapeando más de 1 bit en una sola portadora, se requiere una alta SNR para decodificar los bits en el receptor.
• Necesita PA (amplificador de potencia) de alta linealidad en el transmisor.
• Además de una alta SNR, las técnicas de alta modulación necesitan algoritmos de interfaz muy robustos (tiempo, frecuencia y canal) para decodificar los símbolos sin errores.

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