Modulation QAM pour les liaisons hyperfréquences

1. Qu'est-ce que QAM?

La modulation est une technique de transmission de données qui transmet un signal de message à l'intérieur d'une autre porteuse de fréquence plus élevée en modifiant la porteuse pour qu'elle ressemble davantage au message. La modulation d'amplitude en quadrature (QAM) est une forme de modulation qui utilise deux porteuses - décalées en phase de 90 degrés - et des débits de symboles variables (c'est-à-dire des bits transmis par symbole) pour augmenter le débit. Le tableau de cet article de blog (Figure 1) décrit les différents niveaux de modulation communs, les bits / symboles associés et l'amélioration de la capacité incrémentielle au-dessus de la prochaine étape de modulation inférieure.

 

Tableau de modulation QAM CableFree

2. Tous les opérateurs qui utilisent le backhaul hyperfréquence doivent-ils utiliser des QAM d'ordre supérieur?

Les QAM d'ordre supérieur ne sont pas nécessairement un must pour tous les opérateurs de réseau. Cependant, les modulations d'ordre supérieur fournissent une méthode pour obtenir un débit de données plus élevé et sont un outil utile pour répondre aux exigences de capacité de backhaul LTE.

3. Quel est le principal avantage de l'utilisation de MAQ d'ordre supérieur avec des radios à micro-ondes?
Le principal avantage est une capacité accrue ou un débit plus élevé. Cependant, l'amélioration de la capacité diminue à chaque étape de modulation plus élevée (c'est-à-dire, en passant de 1024QAM à 2048QAM, l'amélioration n'est que d'environ 10 pour cent!), De sorte que la capacité réelle des modulations d'ordre supérieur seules à atteindre l'objectif d'augmentation de la capacité est très limitée. D'autres techniques seront nécessaires.

4. Quels sont les compromis des QAM d'ordre supérieur sur les performances RF?
Premièrement, à chaque augmentation de niveau de QAM, les performances RF de la radio micro-ondes sont dégradées selon le rapport porteuse / interférence (C / I). Par exemple, passer de 1024QAM à 2048QAM produira une augmentation de 5 dB en C / I (Figure 2). Il en résulte que la liaison hyperfréquence a une sensibilité beaucoup plus élevée aux interférences, ce qui rend plus difficile la coordination des liaisons et réduit la densité de liaison. Parallèlement à cette augmentation du bruit de phase, il y aura une augmentation du coût de la complexité de conception.

Compromis de modulation QAM sans câble

De plus, en augmentant de 1024QAM à 2048QAM, le gain du système diminuera de plus de 80 dB à juste au-dessus de 75 dB (Figure 2). Avec un gain de système beaucoup plus faible, les liaisons hyperfréquences devront être plus courtes et des antennes plus grandes devront être utilisées - augmentant le coût total de possession et introduisant des problèmes supplémentaires de conception de liaison et de planification de trajet.

Tout ce qui précède est le résultat de fonctions linéaires: elles se dégradent dans une relation biunivoque avec le passage à des MAQ d'ordre supérieur. Pendant ce temps, les augmentations de capacité dérivées des QAM d'ordre supérieur sont la fonction d'une courbe d'aplatissement: chaque augmentation d'étape de QAM entraîne une augmentation en pourcentage réduite de la capacité par rapport aux augmentations précédentes de QAM. Les avantages de capacité supplémentaires sont diminués si l'on considère les coûts supplémentaires d'un C / I plus élevé et d'un gain système plus faible.

5. Avez-vous besoin d'utiliser le codage et la modulation adaptatifs (ACM) tout en utilisant des QAM d'ordre supérieur?
ACM doit être implémenté tout en employant des QAM d'ordre élevé pour compenser le gain inférieur du système. Cependant, bien que l'ACM aide à atténuer les effets d'une propagation plus difficile lors de l'utilisation de modulations d'ordre supérieur, il ne peut pas aider à compenser l'augmentation du C / I.

6. Qu'est-ce qui donne à CableFree un «avertissement» ici alors que d'autres grandes entreprises semblent soutenir la technologie?
CableFree réalise que les modulations d'ordre supérieur ne sont pas une panacée, une panacée. Bien que chaque amélioration technologique mineure du débit puisse aider, il est désormais essentiel de se concentrer sur les technologies qui augmentent la capacité de centaines de points de pourcentage par rapport à des dizaines de points de pourcentage. CableFree estime que ces solutions de centaines de points de pourcentage d'amélioration de la capacité seront les plus importantes pour l'avenir. C'est dans ces technologies que CableFree a un «heads-up». Ces techniques incluent le déploiement de plus de spectre - en particulier sous la forme de solutions de liaison RF multicanaux (N + 0) - pour atteindre une augmentation de capacité d'au moins 200%. Cette technique est sujette à la disponibilité des fréquences, mais avec des implémentations N + 0 flexibles (comme la possibilité d'utiliser des canaux de fréquence dans différentes bandes et différentes tailles de canaux), de nombreux problèmes d'encombrement peuvent être évités.

Deuxièmement, le dimensionnement intelligent du réseau de liaison sur la base de règles éprouvées, des meilleures pratiques et des capacités de qualité de service (QoS) L2 / L3 est une autre technique permettant de générer des gains potentiellement très importants en capacité de liaison. Les modulations d'ordre supérieur peuvent être un outil pour atteindre les augmentations de capacité requises dans le réseau de liaison. Cependant, leurs inconvénients inhérents doivent être bien compris, tandis que la plus grande attention doit être accordée à d'autres techniques qui offrent des avantages plus significatifs et quantifiables.

7. Les opérateurs devront-ils «moderniser» les radios hyperfréquences pour être capables de faire fonctionner un QAM d'ordre supérieur dans leur infrastructure hyperfréquence existante? Ou faudra-t-il du matériel complètement nouveau?
Cela dépend de l'âge et du modèle des radios existantes. Les anciens systèmes à micro-ondes devront probablement être «modernisés» pour prendre en charge 512QAM et des modulations plus élevées. Les systèmes à micro-ondes récemment installés devraient pouvoir prendre en charge ces technologies sans nouveau matériel.

8. Comment le QAM évoluera-t-il à l'avenir? L'introduction de QAM d'ordre supérieur est-elle un processus indéfini, sans fin en vue?

L'introduction de QAM d'ordre supérieur n'est pas un processus sans fin. Comme le montre la figure 1 ci-dessus dans ce billet de blog, la loi des rendements décroissants s'applique: l'amélioration du pourcentage de débit diminue à mesure que les taux de modulation augmentent. Le coût et la complexité de la mise en œuvre de QAM d'ordre supérieur ne valent probablement pas les avantages de l'augmentation de capacité qui en découlent - pas au-delà de 1024 QAM, en tout cas.

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