La modulation d'amplitude en quadrature (QAM) comprenant 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM, 512QAM, 1024QAM, 2048QAM et 4096QAM est à la fois un schéma de modulation analogique et numérique. Il transmet deux signaux de message analogiques, ou deux flux de bits numériques, en modifiant (modulant) les amplitudes de deux ondes porteuses, en utilisant le schéma de modulation numérique à modulation par décalage d'amplitude (ASK) ou le schéma de modulation analogique à modulation d'amplitude (AM).

Pourquoi des niveaux QAM plus élevés sont-ils utilisés?
Les réseaux sans fil modernes exigent et nécessitent souvent des capacités plus élevées. Pour une taille de canal fixe, l'augmentation du niveau de modulation QAM augmente la capacité de la liaison. Notez que le gain de capacité incrémentiel à des niveaux de faible QAM est significatif; mais à QAM élevé, le gain de capacité est beaucoup plus petit. Par exemple, augmenter
De 1024QAM à 2048QAM donne un gain de capacité de 10.83%.
De 2048QAM à 4096QAM donne un gain de capacité de 9.77%.

Tableau de capacité d'augmentation QAM

Quelles sont les pénalités dans un QAM plus élevé?

La sensibilité du récepteur est considérablement réduite. Pour chaque incrément QAM (par exemple de 512 à 1024 QAM), il y a une dégradation de -3 dB dans la sensibilité du récepteur. Cela réduit la portée. En raison des exigences de linéarité accrues au niveau de l'émetteur, il y a une réduction de la puissance d'émission également lorsque le niveau QAM est augmenté. Cela peut être d'environ 1 dB par incrément QAM.

Comparaison de 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM et 4096-QAM
Cet article compare 512-QAM vs 1024-QAM vs 2048-QAM vs 4096-QAM et mentionne la différence entre les techniques de modulation 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM et 4096-QAM. Il mentionne les avantages et les inconvénients du QAM par rapport aux autres types de modulation. Les liens vers 16-QAM, 64-QAM et 256-QAM sont également mentionnés.

Comprendre la modulation QAM
En commençant par le processus de modulation QAM de l'émetteur au récepteur dans la chaîne de bande de base sans fil (c'est-à-dire couche physique). Nous utiliserons l'exemple du 64-QAM pour illustrer le processus. Chaque symbole de la constellation QAM représente une amplitude et une phase uniques. Par conséquent, ils peuvent être distingués des autres points au niveau du récepteur.

Modulation d'amplitude en quadrature 64QAM

Fig: 1, Mappage et démappage 64-QAM

• Comme le montre la figure 1, 64-QAM ou toute autre modulation est appliquée sur les bits binaires d'entrée.

• La modulation QAM convertit les bits d'entrée en symboles complexes qui représentent des bits par variation d'amplitude / phase de la forme d'onde du domaine temporel. L'utilisation de 64QAM convertit 6 bits en un symbole au niveau de l'émetteur.
• La conversion des bits en symboles a lieu au niveau de l'émetteur tandis que l'inverse (c'est-à-dire les symboles en bits) a lieu au récepteur. Au récepteur, un symbole donne 6 bits en sortie du démappeur.
• La figure représente la position du mappeur QAM et du démappeur QAM respectivement dans l'émetteur et le récepteur en bande de base. Le démappage est effectué après la synchronisation frontale, c'est-à-dire après que le canal et les autres dégradations ont été corrigés à partir des symboles de bande de base dégradés reçus.
• Le processus de mappage de données ou de modulation est effectué avant la conversion ascendante RF (U / C) dans l'émetteur et le PA. Pour cette raison, une modulation d'ordre supérieur nécessite l'utilisation d'un PA (amplificateur de puissance) hautement linéaire à l'extrémité de transmission.

Processus de cartographie QAM

Modulation de mappage 64QAM

Fig: 2, Processus de cartographie 64-QAM

Dans 64-QAM, le nombre 64 fait référence à 2 ^ 6.
Ici 6 représente le nombre de bits / symbole qui est 6 en 64-QAM.
De même, il peut être appliqué à d'autres types de modulation tels que 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM et 4096-QAM comme décrit ci-dessous.
Le tableau suivant mentionne la règle de codage 64-QAM. Vérifiez la règle d'encodage dans la norme sans fil respective. La valeur KMOD pour 64-QAM est 1 / SQRT (42).

Paramètres d'entrée du mappeur QAM: bits binaires

Paramètres de sortie du mappeur QAM: données complexes (I, Q)

Le mappeur 64-QAM prend une entrée binaire et génère des symboles de données complexes en sortie. Il utilise la table de codage mentionnée ci-dessus pour effectuer le processus de conversion. Avant le processus de conversion, les données sont regroupées en paire de 6 bits. Ici, (b5, b4, b3) détermine la valeur I et (b2, b1, b0) détermine la valeur Q.

Exemple: entrée binaire: (b5, b4, b3, b2, b1, b0) = (011011)
Sortie complexe: (1 / SQRT (42)) * (7 + j * 7)

Modulation 512QAM

Fig: 3, diagramme de constellation 512-QAM

La figure ci-dessus montre le diagramme de constellation 512-QAM. Notez que 16 points n'existent pas dans chacun des quatre quadrants pour faire un total de 512 points avec 128 points dans chaque quadrant dans ce type de modulation. Il est également possible d'avoir 9 bits par symbole en 512-QAM. 512QAM augmente la capacité de 50% par rapport au type de modulation 64-QAM.

Constellation de modulation 1024QAM

La figure montre un diagramme de constellation 1024-QAM.

Nombre de bits par seymbole: 10
Débit de symboles: 1/10 du débit binaire
Augmentation de la capacité par rapport au 64-QAM: environ 66.66%

Constellation de modulation 2048QAM

Voici les caractéristiques de la modulation 2048-QAM.

Nombre de bits par seymbole: 11
Débit de symboles: 1/11 du débit binaire
Augmentation de la capacité de 64-QAM à 1024QAM: gain de 83.33%
Augmentation de la capacité de 1024QAM à 2048QAM: gain de 10.83%
Nombre total de points de constellation dans un quadrant: 512

Constellation de modulation 4096QAM

Voici les caractéristiques de la modulation 4096-QAM.

Nombre de bits par symbole: 12
Débit de symboles: 1/12 du débit binaire
Augmentation de la capacité de 64-QAM à 409QAM: gain de 100%
Augmentation de la capacité de 2048QAM à 4096QAM Gain de 9.77%
Nombre total de points de constellation dans un quadrant: 1024

Avantages du QAM par rapport aux autres types de modulation
Voici les avantages de la modulation QAM:
• Aide à atteindre un débit de données élevé car un plus grand nombre de bits sont transportés par une porteuse. Pour cette raison, il est devenu populaire dans les systèmes de communication sans fil modernes tels que LTE, LTE-Advanced, etc. Il est également utilisé dans les dernières technologies WLAN telles que 802.11n 802.11 ac, 802.11 ad et autres.

Inconvénients de QAM par rapport aux autres types de modulation
Voici les inconvénients de la modulation QAM:
• Bien que le débit de données ait été augmenté en mappant plus de 1 bits sur une seule porteuse, il nécessite un SNR élevé afin de décoder les bits au niveau du récepteur.
• Nécessite un PA (amplificateur de puissance) à linéarité élevée dans l'émetteur.
• En plus d'un SNR élevé, les techniques de modulation plus élevées nécessitent des algorithmes frontaux très robustes (temps, fréquence et canal) pour décoder les symboles sans erreur.

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