A modulação de amplitude de quadratura (QAM) incluindo 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM, 512QAM, 1024QAM, 2048QAM e 4096QAM é um esquema de modulação analógico e digital. Ele transmite dois sinais de mensagem analógica, ou dois fluxos de bits digitais, alterando (modulando) as amplitudes de duas ondas portadoras, usando o esquema de modulação digital de modulação de amplitude (ASK) ou o esquema de modulação analógica de modulação de amplitude (AM).

Por que níveis superiores de QAM são usados?
As redes sem fio modernas freqüentemente exigem e requerem capacidades mais altas. Para um tamanho de canal fixo, aumentar o nível de modulação QAM aumenta a capacidade do link. Observe que o ganho de capacidade incremental em níveis de QAM baixo é significativo; mas em QAM alto, o ganho de capacidade é muito menor. Por exemplo, aumentando
De 1024QAM a 2048QAM dá um ganho de capacidade de 10.83%.
De 2048QAM a 4096QAM dá um ganho de capacidade de 9.77%.

Tabela de aumento de capacidade QAM

Quais são as penalidades no QAM superior?

A sensibilidade do receptor é bastante reduzida. Para cada incremento de QAM (por exemplo, 512 a 1024QAM) há uma degradação de -3dB na sensibilidade do receptor. Isso reduz o alcance. Devido aos maiores requisitos de linearidade no transmissor, há uma redução na potência de transmissão também quando o nível de QAM é aumentado. Isso pode ser em torno de 1dB por incremento de QAM.

Comparando 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM e 4096-QAM
Este artigo compara 512-QAM vs 1024-QAM vs 2048-QAM vs 4096-QAM e menciona a diferença entre as técnicas de modulação 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM e 4096-QAM. Ele menciona vantagens e desvantagens de QAM em relação a outros tipos de modulação. Links para 16-QAM, 64-QAM e 256-QAM também são mencionados.

Compreendendo a modulação QAM
Começando com o processo de modulação QAM no transmissor para o receptor na cadeia de banda base sem fio (ou seja, camada física). Usaremos o exemplo de 64-QAM para ilustrar o processo. Cada símbolo na constelação QAM representa uma amplitude e fase únicas. Portanto, eles podem ser distinguidos dos outros pontos do receptor.

Modulação de amplitude em quadratura 64QAM

Fig: 1, Mapeamento e Demapeamento de 64 QAM

• Conforme mostrado na figura 1, 64-QAM ou qualquer outra modulação é aplicada aos bits binários de entrada.

• A modulação QAM converte bits de entrada em símbolos complexos que representam bits por variação na amplitude / fase da forma de onda no domínio do tempo. O uso de 64QAM converte 6 bits em um símbolo no transmissor.
• A conversão de bits em símbolos ocorre no transmissor, enquanto o reverso (ou seja, símbolos em bits) ocorre no receptor. No receptor, um símbolo fornece 6 bits como saída do desmapeador.
• A figura mostra a posição do mapeador QAM e do desmapeador QAM no transmissor e receptor de banda base, respectivamente. O desmapeamento é feito após a sincronização do front-end, ou seja, após o canal e outras deficiências serem corrigidas a partir dos símbolos de banda base danificados recebidos.
• O mapeamento de dados ou processo de modulação é feito antes da upconversion RF (U / C) no transmissor e PA. Devido a isso, a modulação de ordem superior exige o uso de PA (amplificador de potência) altamente linear na extremidade de transmissão.

Processo de Mapeamento QAM

Modulação de mapeamento 64QAM

Fig: 2, processo de mapeamento de 64 QAM

No QAM 64, o número 64 refere-se a 2 ^ 6.
Aqui 6 representa o número de bits / símbolo que é 6 em 64-QAM.
Da mesma forma, pode ser aplicado a outros tipos de modulação, como 512-QAM, 1024-QAM, 2048-QAM e 4096-QAM, conforme descrito abaixo.
A tabela a seguir menciona a regra de codificação 64-QAM. Verifique a regra de codificação no respectivo padrão sem fio. O valor KMOD para 64-QAM é 1 / SQRT (42).

Parâmetros de entrada do mapeador QAM: bits binários

Parâmetros de saída do mapeador QAM: dados complexos (I, Q)

O mapeador 64-QAM recebe entrada binária e gera símbolos de dados complexos como saída. Ele usa a tabela de codificação acima mencionada para fazer o processo de conversão. Antes do processo de cobertura, os dados são agrupados em pares de 6 bits. Aqui, (b5, b4, b3) determina o valor I e (b2, b1, b0) determina o valor Q.

Exemplo: Entrada binária: (b5, b4, b3, b2, b1, b0) = (011011)
Saída complexa: (1 / SQRT (42)) * (7 + j * 7)

Modulação 512QAM

Fig: 3, Diagrama de Constelação 512-QAM

A figura acima mostra o diagrama de constelação 512-QAM. Observe que não existem 16 pontos em cada um dos quatro quadrantes para perfazer um total de 512 pontos com 128 pontos em cada quadrante neste tipo de modulação. Também é possível ter 9 bits por símbolo em 512-QAM. 512QAM aumenta a capacidade em 50% em comparação com o tipo de modulação 64-QAM.

Constelação de modulação 1024QAM

A figura mostra um diagrama de constelação 1024-QAM.

Número de bits por símbolo: 10
Taxa de símbolos: 1/10 da taxa de bits
Aumento da capacidade comparado ao 64-QAM: cerca de 66.66%

Constelação de modulação 2048QAM

A seguir, estão as características da modulação 2048-QAM.

Número de bits por símbolo: 11
Taxa de símbolos: 1/11 da taxa de bits
Aumento na capacidade de 64-QAM para 1024QAM: ganho de 83.33%
Aumento da capacidade de 1024QAM a 2048QAM: ganho de 10.83%
Total de pontos de constelação em um quadrante: 512

Constelação de modulação 4096QAM

A seguir, estão as características da modulação 4096-QAM.

Número de bits por símbolo: 12
Taxa de símbolos: 1/12 da taxa de bits
Aumento na capacidade de 64-QAM para 409QAM: ganho de 100%
Aumento na capacidade de 2048QAM para 4096QAM ganho de 9.77%
Total de pontos de constelação em um quadrante: 1024

Vantagens do QAM sobre outros tipos de modulação
A seguir estão as vantagens da modulação QAM:
• Ajuda a alcançar alta taxa de dados, pois mais bits são transportados por uma portadora. Devido a isso, ele se tornou popular em sistemas de comunicação sem fio modernos, como LTE, LTE-Advanced, etc. Ele também é usado em tecnologias WLAN mais recentes, como 802.11n 802.11 ac, 802.11 ad e outras.

Desvantagens do QAM sobre outros tipos de modulação
A seguir estão as desvantagens da modulação QAM:
• Embora a taxa de dados tenha aumentado com o mapeamento de mais de 1 bits em uma única portadora, é necessário um SNR alto para decodificar os bits no receptor.
• Necessita de PA (amplificador de potência) de alta linearidade no transmissor.
• Além do SNR alto, as técnicas de modulação mais alta precisam de algoritmos front-end muito robustos (tempo, frequência e canal) para decodificar os símbolos sem erros.

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