직교 진폭 변조는 8QAM, 16QAM, 64QAM, 128QAM, 256QAM 등 다양한 형식으로 사용할 수 있지만 성능 차이와 절충점이 있습니다.

QAM, 직교 진폭 변조는 데이터 전송에 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다. 16QAM이 64QAM, 64QAM에서 256 QAM 등으로 전환됨에 따라 더 높은 데이터 전송률을 달성 할 수 있지만 노이즈 마진이 발생합니다.

많은 데이터 전송 시스템은 링크 조건에 따라 QAM, 16QAM, 32QAM 등의 다른 순서로 마이그레이션됩니다. 마진이 양호하면 더 높은 QAM 차수를 사용하여 더 빠른 데이터 속도를 얻을 수 있지만 링크가 열화되면 차음이 낮아 노이즈 마진을 유지하고 비트 오류율이 낮게 유지됩니다.

QAM 차수가 증가함에 따라 성상도 다이어그램의 서로 다른 지점 사이의 거리가 줄어들고 데이터 오류가 발생할 가능성이 높아집니다. 상위 QAM 형식을 사용하려면 링크에 매우 우수한 Eb / No가 있어야합니다. 그렇지 않으면 데이터 오류가 발생합니다. Eb / No가 악화되면 다른 전력 수준을 높이거나 비트 오류가 발생하면 QAM 순서를 줄여야합니다. 요금이 유지됩니다.

따라서, 데이터 레이트와 QAM 변조 차수, 전력 및 허용 가능한 비트 에러 레이트 사이에 균형이 이루어져야한다. 링크 품질의 저하를 완화하기 위해 추가 오류 수정을 도입 할 수 있지만 이는 데이터 처리량도 감소시킵니다.

16QAM 신호의 비트 열 매핑

QAM 형식 및 애플리케이션

QAM은 많은 무선 통신 및 데이터 전송 용도이다. 그러나 QAM의 일부 특정 변형은 일부 특정 응용 프로그램과 표준에 사용됩니다.

필요한 데이터 처리량과 신호 대 잡음비 사이에는 균형이 있습니다. QAM 신호의 순서가 증가함에 따라 (즉, 16QAM에서 64QAM으로 진행하는 등) 이상적인 조건에서 달성 할 수있는 데이터 처리량이 증가합니다. 그러나 단점은이를 달성하기 위해 더 나은 신호 대 잡음비가 필요하다는 것입니다.

일부 시스템의 경우 변조 형식의 순서는 고정되어 있지만 양방향 링크가있는 다른 시스템에서는 주어진 링크 조건에 대한 최상의 처리량을 얻기 위해 변조 순서를 조정할 수 있습니다. 사용 된 오류 수정 수준도 변경됩니다. 이러한 방식으로, 변조 순서 및 에러 정정을 변경함으로써, 필요한 에러율을 유지하면서 데이터 속도가 최적화 될 수있다.

예를 들어, 국내 방송 애플리케이션의 경우 디지털 케이블 텔레비전 및 케이블 모뎀 애플리케이션에 64 QAM 및 256 QAM이 종종 사용됩니다. QAM 변조의 순서는 송신기에서 설정해야합니다. 전송은 한 가지 방법 일 뿐이므로이 외에도 수천 개의 수신기가 있으므로 동적으로 적응 가능한 변조 형식을 가질 수 없습니다.

영국에서는 현재 16 개의 QAM 및 64 개의 QAM이 DVB (Digital Video Broadcasting)를 사용하는 디지털 지상파 텔레비전에 사용됩니다. 미국에서는 64 QAM 및 256 QAM이 표준 ANSI / SCTE 07 2000의 SCTE에 의해 표준화 된 디지털 케이블에 대한 필수 변조 방식입니다.

많은 형태의 무선 및 셀룰러 기술에 대해, 양단 사이의 링크 조건에 따라 QAM 변조 및 에러 정정의 순서를 동적으로 변경할 수있다.

데이터 속도가 증가하고 스펙트럼 효율에 대한 요구가 증가함에 따라 링크 적응 기술의 복잡성도 증가했습니다. 데이터 채널은 셀룰러 무선 신호로 전송되어 일반적인 링크 품질을 충족하고 최적의 데이터 처리량, 송신기 전력 균형, QAM 순서 및 순방향 오류 수정 등을 보장하기 위해 링크의 빠른 적응을 가능하게합니다.

별자리는 QAM에 대한 다이어그램
콘 스텔 레이션 다이어그램은 QAM의 다른 형태, 직교 진폭 변조 내의 상태에 대한 다른 위치를 도시한다. 변조 증가 순서대로이므로 QAM 성상도상의 점의 수를한다.

변조 형식의 다양한 쇼 별자리 다이어그램 아래 그림 :

16QAM 별자리

32QAM 별자리

64QAM 별자리

이러한 소수의 QAM 성상도에서 알 수 있듯이 변조 차수가 증가함에 따라 성상도의 포인트 사이의 거리가 감소합니다. 따라서 소량의 소음으로 인해 더 큰 문제가 발생할 수 있습니다.

낮은 신호 강도로 인해 노이즈 레벨이 증가함에 따라 별자리의 한 점으로 덮인 영역이 증가합니다. 그것이 너무 커지면, 수신기는 전송 된 신호가 성상도상의 어느 위치에 있는지를 결정할 수없고, 그 결과 에러가 발생한다.

QAM 신호에 대한 변조 차수가 높을수록, 전송 된 신호에 진폭 변화량이 더 크다는 것이 또한 밝혀졌다. Wi-Fi에서 셀룰러 등 모든 것에 대한 송신기 RF 증폭기의 경우 선형 증폭기가 필요합니다. 선형 증폭기는 포화 상태에서 실행할 수있는 것보다 효율이 떨어 지므로 Doherty 증폭기 및 엔벨로프 추적과 같은 기술이 필요할 수 있습니다.

또한 진폭 변화가 증가함에 따라 효율 수준이 떨어집니다. 이는 모바일 장비 배터리 효율성 및 기지국 전력 효율성에 매우 중요합니다.

심볼 당 QAM 비트
QAM을 사용하는 장점은 변조의 더 높은 차수의 형태이며, 그 결과는 심볼 당 더 많은 정보 비트를 운반 할 수 있다는 것이다. QAM의 고차 포맷을 선택하여, 링크의 데이터 레이트를 높일 수있다.

아래 표는 QAM 및 PSK의 다른 형태의 비트 레이트의 요약을 제공한다.

16QAM 신호에 대한 비트 매핑

QAM 형식 및 비트율 비교

조정 심볼 당 비트 심볼 레이트

* BPSK 1 1 x 비트 전송률

* QPSK 2 1/2 비트 레이트

* 8PSK 3 1/3 비트 레이트

* 16QAM 4 1/4 비트 레이트

* 32QAM 5 1/5 비트 레이트

* 64QAM 6 1/6 비트 레이트

QAM 변조의 전력 스펙트럼 및 대역폭 효율은 M-ary PSK 변조와 동일합니다. 즉, 동일한 차수 위상 시프트 키잉에 대해, 전력 스펙트럼 및 대역폭 효율 레벨은 직교 진폭 변조 또는 위상 시프트 키잉 사용 여부에 상관없이 정확하게 동일합니다. .

QAM 노이즈 마진
더 높은 차수의 변조 속도가 훨씬 더 빠른 데이터 속도 및 무선 통신 시스템에 대한 스펙트럼 효율보다 높은 수준을 제공 할 수 있지만, 가격이 온다. 더 높은 차수의 변조 방식들은 상당히 적은 탄성 잡음 및 간섭한다.

이 결과로서, 많은 무선 통신 시스템은 이제 동적 적응 변조 기법을 사용한다. 이들은 채널 상태를 감지하여 소정의 조건에 대한 가장 높은 데이터 레이트를 획득하기 위해 변조 방식에 적응. 잡음비 신호가 에러와 함께 증가하여, 스루풋 저하 같이 둔화, 상기 데이터의 재 전송한다. 링크가 적은 데이터 에러와 함께 더 확실한 것으로 할 수있다 낮은 차수의 변조 방식으로 되 돌리면 다시 보낸다.

QAM 형식 및 소음 성능
조정 θB EB / NO FOR BER = 1에서 106
16QAM 2 10.5
64QAM 3 18.5
256QAM 4 24
1024QAM 5 28

주어진 상황에 맞는 QAM 변조 순서를 선택하고 동적으로 조정할 수 있으면 해당 순간의 링크 조건에 대해 최적의 처리량을 얻을 수 있습니다. QAM 변조의 차수를 줄이면 더 낮은 비트 오류율을 달성 할 수 있으며 이로 인해 필요한 오류 수정 량이 줄어 듭니다. 이러한 방식으로, 일반적인 링크 품질에 대한 처리량을 최대화 할 수 있습니다.

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