La modulation d'amplitude en quadrature peut être utilisée avec une variété de formats différents: 8QAM, 16QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM, mais il existe des différences de performances et des compromis

QAM, la modulation d'amplitude en quadrature offre des avantages importants pour la transmission de données. Lorsque 16QAM passe à 64QAM, 64QAM à 256 QAM et ainsi de suite, des débits de données plus élevés peuvent être atteints, mais au prix de la marge de bruit.

De nombreux systèmes de transmission de données migrent entre les différents ordres de QAM, 16QAM, 32QAM, etc., en fonction des conditions de liaison. S'il y a une bonne marge, des ordres de QAM plus élevés peuvent être utilisés pour gagner un débit de données plus rapide, mais si la liaison se détériore, des ordres plus bas sont utilisés pour préserver la marge de bruit et garantir qu'un faible taux d'erreur sur les bits est préservé.

À mesure que l'ordre QAM augmente, la distance entre les différents points sur le diagramme de constellation diminue et il y a une plus grande possibilité d'erreurs de données introduites. Pour utiliser les formats QAM d'ordre élevé, le lien doit avoir un très bon Eb / No, sinon des erreurs de données seront présentes.Lorsque le Eb / No se détériore, alors le niveau de puissance doit être augmenté, ou l'ordre QAM réduit si l'erreur de bit doit être préservé.

En conséquence, il y a un équilibre à faire entre le débit de données et l'ordre de modulation QAM, la puissance et le taux d'erreur binaire acceptable. Bien qu'une correction d'erreur supplémentaire puisse être introduite pour atténuer toute détérioration de la qualité de la liaison, cela réduira également le débit de données.

La cartographie de la séquence de bits pour un signal de 16QAM

Formats et applications QAM

QAM est dans de nombreuses communications radio et les applications de livraison de données. Cependant, certains variants spécifiques de QAM sont utilisés dans certaines applications et des normes spécifiques.

Il existe un équilibre entre le débit de données et le rapport signal / bruit requis. Lorsque l'ordre du signal QAM augmente, c'est-à-dire passant de 16QAM à 64QAM, etc., le débit de données pouvant être atteint dans des conditions idéales augmente. Cependant, l'inconvénient est qu'un meilleur rapport signal / bruit est nécessaire pour y parvenir.

Pour certains systèmes, l'ordre du format de modulation est fixe, mais dans d'autres où il existe une liaison bidirectionnelle, il est possible d'adapter l'ordre de la modulation pour obtenir le meilleur débit pour les conditions de liaison données. Le niveau de correction d'erreur utilisé est également modifié. De cette façon, en changeant l'ordre de modulation et la correction d'erreur, la vitesse des données peut être optimisée tout en maintenant le taux d'erreur requis.

Pour les applications de diffusion domestique par exemple, 64 QAM et 256 QAM sont souvent utilisés dans les applications de télévision par câble numérique et de modem câble. L'ordre de la modulation QAM doit être réglé au niveau de l'émetteur, car la transmission n'est que dans un sens, et en plus de cela, il y a des milliers de récepteurs, ce qui rend impossible d'avoir une forme de modulation adaptative dynamiquement.

Au Royaume-Uni, 16 QAM et 64 QAM sont actuellement utilisés pour la télévision numérique terrestre utilisant DVB - Digital Video Broadcasting. Aux États-Unis, 64 QAM et 256 QAM sont les schémas de modulation obligatoires pour le câble numérique, normalisés par le SCTE dans la norme ANSI / SCTE 07 2000.

Pour les nombreuses formes de technologie sans fil et cellulaire, il est possible de modifier dynamiquement l'ordre de modulation QAM et de correction d'erreur en fonction des conditions de liaison entre les deux extrémités.

À mesure que les débits de données ont augmenté et que les exigences en matière d'efficacité du spectre ont augmenté, la complexité de la technologie d'adaptation de liaison a également augmenté. Les canaux de données sont acheminés sur le signal radio cellulaire pour permettre une adaptation rapide de la liaison pour répondre à la qualité de la liaison en vigueur et assurer le débit de données optimal, équilibrer la puissance de l'émetteur, l'ordre QAM et la correction d'erreur directe, etc.

Constellation des diagrammes pour QAM
Les diagrammes de constellation montrent les différentes positions pour les Etats au sein de différentes formes de QAM, modulation d'amplitude en quadrature. Comme l'ordre de la modulation augmente, plus le nombre de points sur le diagramme de constellation QAM.

Les schémas ci-dessous montrent des schémas de constellation pour une variété de formats de modulation:

Constellation 16QAM

Constellation 32QAM

Constellation 64QAM

Il ressort de ces quelques diagrammes de constellation QAM qu'à mesure que l'ordre de modulation augmente, la distance entre les points de la constellation diminue. Par conséquent, de petites quantités de bruit peuvent causer de plus grands problèmes.

À mesure que le niveau de bruit augmente en raison de la faible intensité du signal, la zone couverte par un point de la constellation augmente. S'il devient trop grand, le récepteur n'est pas en mesure de déterminer quelle position sur la constellation le signal transmis devait être, ce qui entraîne des erreurs.

On constate également que plus l'ordre de modulation du signal QAM est élevé, plus la variation d'amplitude est importante sur le signal transmis. Pour les amplificateurs RF de l'émetteur pour tout, du Wi-Fi au cellulaire et plus encore, cela signifie que des amplificateurs linéaires sont nécessaires. Comme les amplificateurs linéaires sont moins efficaces que ceux qui peuvent fonctionner en saturation, cela signifie que des techniques telles que les amplificateurs Doherty et le suivi d'enveloppe peuvent être nécessaires.

De plus, à mesure que la variation d'amplitude augmente, le niveau d'efficacité diminue. Ceci est très important pour l'efficacité de la batterie de l'équipement mobile et l'efficacité énergétique de la station de base.

Des bits par symbole MAQ
L'avantage d'utiliser QAM est qu'il est une forme d'ordre supérieur de la modulation et par conséquent, il est capable de transporter plus de bits d'information par symbole. En sélectionnant un format d'ordre supérieur de QAM, la vitesse d'une liaison de données peut être augmentée.

Le tableau ci-dessous donne un résumé des débits des différentes formes de QAM et PSK.

Mappage de bits pour un signal 16QAM

COMPARAISON DES FORMATS QAM ET DES TAUX BIT

MODULATION BITS PAR SYMBOLE TAUX DE SYMBOLE

* BPSK 1 1 x débit binaire

* QPSK 2 1/2 débit binaire

* 8PSK 3 1/3 débit binaire

* 16QAM 4 1/4 débit binaire

* 32QAM 5 1/5 débit binaire

* 64QAM 6 1/6 débit binaire

Le spectre de puissance et l'efficacité de la bande passante de la modulation QAM sont identiques à la modulation PSK M-aire, en d'autres termes pour le même ordre de décalage de phase, le spectre de puissance et les niveaux d'efficacité de la bande passante sont exactement les mêmes, que l'on utilise une modulation d'amplitude en quadrature ou un changement de phase. .

La marge de bruit QAM
Bien que les taux de modulation d'ordre supérieur sont en mesure d'offrir beaucoup plus rapides des taux de données et des niveaux élevés de l'efficacité spectrale pour le système de communication radio, cela a un prix. Les schémas de modulation d'ordre supérieur sont nettement moins élastique de bruit et d'interférence.

À la suite de cela, de nombreux systèmes de communications radio utilisent désormais des techniques de modulation adaptatifs dynamiques. Ils sentent les conditions de canal et d'adapter le schéma de modulation pour obtenir le débit de données plus élevé pour les conditions données. Comme rapports signal sur bruit diminuer les erreurs vont augmenter avec re-envoie des données, ce qui ralentit le débit. En revenant à un schéma de modulation d'ordre inférieur le lien peut être rendu plus fiable avec moins d'erreurs de données et re-envoie.

FORMATS QAM ET PERFORMANCES SONORES
MODULATION B EB / NO POUR BER = 1 SUR 106
16QAM 2 10.5
64QAM 3 18.5
256QAM 4 24
1024QAM 5 28

La sélection du bon ordre de modulation QAM pour toute situation donnée et la capacité de l'adapter dynamiquement peuvent permettre d'obtenir le débit optimal pour les conditions de liaison à ce moment. La réduction de l'ordre de la modulation QAM permet d'atteindre des taux d'erreur binaires plus faibles, ce qui réduit la quantité de correction d'erreur requise. De cette façon, le débit peut être maximisé pour la qualité de liaison dominante.

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