Modulação QAM para links de microondas

1. O que é QAM?

A modulação é uma técnica de transmissão de dados que transmite um sinal de mensagem dentro de outra portadora de frequência mais alta, alterando a portadora para se parecer mais com a mensagem. A modulação de amplitude de quadratura (QAM) é uma forma de modulação que usa duas portadoras - com deslocamento de fase em 90 graus - e taxas de símbolo variáveis ​​(isto é, bits transmitidos por símbolo) para aumentar o rendimento. A tabela nesta postagem do blog (Figura 1) descreve os vários níveis de modulação comuns, bits / símbolos associados e melhoria de capacidade incremental acima da próxima etapa de modulação inferior.

 

Tabela de modulação QAM sem cabos

2. Todos os operadores que usam backhaul de microondas devem usar QAMs de ordem superior?

QAMs de ordem superior não são necessariamente obrigatórios para todos os operadores de rede. No entanto, as modulações de ordem superior fornecem um método de obtenção de maior rendimento de dados e são uma ferramenta útil para atender aos requisitos de capacidade de backhaul LTE.

3. Qual é a principal vantagem de usar QAMs de ordem superior com rádios de microondas?
A principal vantagem é o aumento da capacidade ou maior rendimento. No entanto, a melhoria da capacidade diminui a cada etapa de modulação mais alta (ou seja, passando de 1024QAM para 2048QAM, a melhoria é de apenas cerca de 10 por cento!), Portanto, a capacidade real das modulações de ordem superior sozinhas para atender ao objetivo de aumentar a capacidade é muito limitada. Outras técnicas serão necessárias.

4. Quais são as vantagens e desvantagens de QAMs de ordem superior no desempenho de RF?
Primeiro, com cada aumento de etapa no QAM, o desempenho de RF do rádio de micro-ondas é degradado de acordo com a relação portadora para interferência (C / I). Por exemplo, ir de 1024QAM a 2048QAM produzirá um aumento de 5 dB em C / I (Figura 2). Isso faz com que o link de microondas tenha uma sensibilidade muito maior à interferência, tornando mais difícil coordenar os links e reduzindo a densidade do link. Junto com esse aumento no ruído de fase, haverá um aumento no custo da complexidade do projeto.

Trocas de modulação QAM sem cabo

Além disso, ao aumentar de 1024QAM para 2048QAM, o ganho do sistema diminuirá de acima de 80 dB para um pouco acima de 75 dB (Figura 2). Com um ganho de sistema muito menor, os links de microondas terão que ser mais curtos e antenas maiores terão que ser empregadas - aumentando o custo total de propriedade e introduzindo problemas adicionais de projeto de link e planejamento de caminho.

Todos os itens acima são resultados de funções lineares: elas se degradam em uma relação um-para-um com a mudança para QAMs de ordem superior. Enquanto isso, os aumentos de capacidade derivados de QAMs de ordem superior são função de uma curva de achatamento: cada aumento de etapa no QAM resulta em um aumento percentual reduzido na capacidade em comparação com aumentos anteriores no QAM. Os benefícios de capacidade agregada são reduzidos ao se considerar os custos adicionais de C / I mais alto e ganho de sistema menor.

5. Você precisa usar Adaptive Coding and Modulation (ACM) ao usar QAMs de ordem superior?
O ACM deve ser implementado enquanto se emprega QAMs de alta ordem para compensar o ganho inferior do sistema. No entanto, embora o ACM ajude a mitigar os efeitos da propagação mais difícil ao usar modulações de ordem superior, ele não pode ajudar a compensar o aumento de C / I.

6. O que dá à CableFree um “alerta” aqui, quando outras empresas de grande nome parecem estar apoiando a tecnologia?
CableFree percebe que as modulações de ordem superior não são uma panacéia - uma cura para tudo. Embora cada pequena melhoria de tecnologia no rendimento possa ajudar, um foco em tecnologias que aumentam a capacidade em centenas de pontos percentuais versus dezenas de pontos percentuais é mais crítico agora. CableFree acredita que essas soluções de centenas de pontos percentuais de melhoria na capacidade serão as mais importantes no futuro. É nessas tecnologias que CableFree tem um “alerta”. Essas técnicas incluem a implantação de mais espectro - particularmente na forma de soluções de ligação RF multicanal (N + 0) - para atingir um aumento de capacidade mínimo de 200%. Esta técnica está sujeita à disponibilidade de frequência, mas com implementações N + 0 flexíveis (como ser capaz de usar canais de frequência em diferentes bandas e tamanhos de canal diferentes) muitos problemas de congestionamento podem ser evitados.

Em segundo lugar, dimensionar de forma inteligente a rede de backhaul com base em regras comprovadas, práticas recomendadas e recursos de qualidade de serviço (QoS) L2 / L3 é outra técnica para fornecer ganhos potencialmente muito grandes na capacidade de backhaul. Modulações de ordem superior podem ser uma ferramenta para atingir os aumentos de capacidade necessários na rede de backhaul. No entanto, suas desvantagens inerentes devem ser bem compreendidas, enquanto a maior atenção deve ser dada a outras técnicas que proporcionam benefícios mais significativos e quantificáveis.

7. Os operadores precisarão “readaptar” os rádios de microondas para serem capazes de operação QAM de ordem superior em sua infraestrutura de microondas existente? Ou será necessário um hardware completamente novo?
Isso depende da idade e do modelo dos rádios existentes. Os sistemas de micro-ondas mais antigos provavelmente precisarão ser “adaptados” para suportar 512QAM e modulações superiores. Os sistemas de micro-ondas instalados recentemente devem ser capazes de suportar essas tecnologias sem novo hardware.

8. Como o QAM evoluirá no futuro? A introdução de QAMs de ordem superior é um processo indefinido, sem fim à vista?

A introdução de QAMs de ordem superior não é um processo interminável. De acordo com a Figura 1 acima nesta postagem do blog, a lei dos retornos decrescentes se aplica: A melhoria da porcentagem de rendimento diminui à medida que as taxas de modulação aumentam. O custo e a complexidade da implementação de QAMs de ordem superior provavelmente não compensam os benefícios de aumento de capacidade derivados - não após 1024QAM, em qualquer caso.

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