Modulación QAM para enlaces de microondas

1. ¿Qué es QAM?

La modulación es una técnica de transmisión de datos que transmite una señal de mensaje dentro de otra portadora de frecuencia más alta alterando la portadora para que se parezca más al mensaje. La modulación de amplitud en cuadratura (QAM) es una forma de modulación que utiliza dos portadoras (desfase de fase en 90 grados) y velocidades de símbolo variables (es decir, bits transmitidos por símbolo) para aumentar el rendimiento. La tabla de esta publicación de blog (Figura 1) describe los distintos niveles de modulación comunes, los bits / símbolos asociados y la mejora de la capacidad incremental por encima del siguiente paso de modulación inferior.

 

Tabla de modulación QAM sin cables

2. ¿Todos los operadores que utilizan backhaul por microondas deben utilizar QAM de orden superior?

Los QAM de orden superior no son necesariamente imprescindibles para todos los operadores de red. Sin embargo, las modulaciones de orden superior proporcionan un método para obtener un mayor rendimiento de datos y son una herramienta útil para cumplir con los requisitos de capacidad de backhaul LTE.

3. ¿Cuál es la principal ventaja de utilizar QAM de orden superior con radios de microondas?
La principal ventaja es una mayor capacidad o un mayor rendimiento. Sin embargo, la mejora de la capacidad disminuye con cada paso de modulación más alto (es decir, al pasar de 1024QAM a 2048QAM, ¡la mejora es de solo un 10 por ciento!), Por lo que la capacidad real de las modulaciones de orden superior por sí solas para abordar el objetivo de aumentar la capacidad es muy limitada. Se necesitarán otras técnicas.

4. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de los QAM de orden superior en el rendimiento de RF?
Primero, con cada paso de aumento en QAM, el rendimiento de RF de la radio de microondas se degrada según la relación de portadora a interferencia (C / I). Por ejemplo, pasar de 1024QAM a 2048QAM producirá un aumento de 5 dB en C / I (Figura 2). Esto da como resultado que el enlace de microondas tenga una sensibilidad mucho mayor a la interferencia, lo que dificulta la coordinación de enlaces y reduce la densidad del enlace. Junto con este aumento en el ruido de fase, habrá un aumento en el costo de complejidad del diseño.

Compensaciones de modulación QAM sin cables

Además, al aumentar de 1024QAM a 2048QAM, la ganancia del sistema disminuirá de más de 80 dB a poco más de 75 dB (Figura 2). Con una ganancia del sistema mucho más baja, los enlaces de microondas tendrán que ser más cortos y se deberán emplear antenas más grandes, lo que aumentará el costo total de propiedad e introducirá problemas adicionales de diseño de enlaces y planificación de rutas.

Todo lo anterior es el resultado de funciones lineales: se degradan en una relación uno a uno con el paso a QAM de orden superior. Mientras tanto, los aumentos de capacidad derivados de QAM de orden superior son la función de una curva de aplanamiento: cada paso de aumento en QAM da como resultado un aumento porcentual reducido en la capacidad en comparación con los aumentos anteriores en QAM. Los beneficios de capacidad adicional se reducen al considerar los costos adicionales de una mayor C / I y una menor ganancia del sistema.

5. ¿Necesita utilizar codificación y modulación adaptables (ACM) mientras utiliza QAM de orden superior?
El ACM debe implementarse empleando QAM de alto orden para compensar la ganancia del sistema más baja. Sin embargo, aunque ACM ayuda a mitigar los efectos de una propagación más difícil cuando se utilizan modulaciones de orden superior, no puede ayudar a compensar el aumento de C / I.

6. ¿Qué le da a CableFree un "aviso" aquí cuando otras empresas de renombre parecen estar apoyando la tecnología?
CableFree se da cuenta de que las modulaciones de orden superior no son una panacea, una panacea. Si bien cada pequeña mejora tecnológica en el rendimiento puede ayudar, un enfoque en tecnologías que aumentan la capacidad en cientos de puntos porcentuales frente a decenas de puntos porcentuales es más crítico ahora. CableFree cree que estas soluciones de cientos de puntos porcentuales de mejora en capacidad serán las más importantes en el futuro. Es en estas tecnologías donde CableFree tiene un "aviso". Dichas técnicas incluyen la implementación de más espectro, particularmente en forma de soluciones de enlace de RF multicanal (N + 0), para lograr un aumento de capacidad mínimo del 200 por ciento. Esta técnica está sujeta a la disponibilidad de frecuencia, pero con implementaciones flexibles N + 0 (como la posibilidad de utilizar canales de frecuencia en diferentes bandas y diferentes tamaños de canal) se pueden evitar muchos problemas de congestión.

En segundo lugar, el dimensionamiento inteligente de la red de backhaul basado en reglas probadas, mejores prácticas y capacidades de calidad de servicio (QoS) L2 / L3 es otra técnica para proporcionar ganancias potencialmente muy grandes en la capacidad de backhaul. Las modulaciones de orden superior pueden ser una herramienta para lograr los aumentos de capacidad necesarios en la red de backhaul. Sin embargo, se deben comprender bien sus inconvenientes inherentes, mientras que se debe prestar la mayor atención a otras técnicas que brindan beneficios más significativos y cuantificables.

7. ¿Necesitarán los operadores “modernizar” las radios de microondas para que sean capaces de operar en QAM de orden superior en su infraestructura de microondas existente? ¿O se requerirá hardware completamente nuevo?
Esto depende de la antigüedad y el modelo de las radios existentes. Es probable que los sistemas de microondas más antiguos necesiten "modernizarse" para admitir modulaciones 512QAM y superiores. Los sistemas de microondas recientemente instalados deberían poder soportar estas tecnologías sin nuevo hardware.

8. ¿Cómo evolucionará QAM en el futuro? ¿Es la introducción de QAM de orden superior un proceso indefinido, sin un final a la vista?

La introducción de QAM de orden superior no es un proceso interminable. Según la Figura 1 anterior en esta publicación de blog, se aplica la ley de rendimientos decrecientes: la mejora del porcentaje de rendimiento disminuye a medida que aumentan las tasas de modulación. El costo y la complejidad de implementar QAM de orden superior probablemente no justifiquen los beneficios de aumento de capacidad derivados, no más allá de 1024QAM, en cualquier caso.

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