Modulazione QAM per collegamenti a microonde

1. Cos'è QAM?

La modulazione è una tecnica di trasmissione dati che trasmette un segnale di messaggio all'interno di un'altra portante a frequenza più alta alterando la portante in modo che assomigli di più al messaggio. Quadrature Amplitude Modulation (QAM) è una forma di modulazione che utilizza due portanti - sfasate di 90 gradi in fase - e velocità di simbolo variabili (cioè, bit trasmessi per simbolo) per aumentare il throughput. La tabella in questo post del blog (Figura 1) descrive i vari livelli di modulazione comuni, i bit / simboli associati e il miglioramento della capacità incrementale al di sopra del successivo passaggio di modulazione inferiore.

 

Tabella di modulazione QAM CableFree

2. Tutti gli operatori che utilizzano il backhaul a microonde devono utilizzare QAM di ordine superiore?

I QAM di ordine superiore non sono necessariamente un must per tutti gli operatori di rete. Tuttavia, le modulazioni di ordine superiore forniscono un metodo per ottenere una maggiore velocità di trasmissione dei dati e sono uno strumento utile per soddisfare i requisiti di capacità di backhaul LTE.

3. Qual è il vantaggio principale dell'utilizzo di QAM di ordine superiore con radio a microonde?
Il vantaggio principale è una maggiore capacità o una maggiore produttività. Tuttavia, il miglioramento della capacità diminuisce con ogni passo di modulazione più elevato (ovvero, passando da 1024QAM a 2048QAM il miglioramento è solo del 10 percento circa!), Quindi la capacità reale delle sole modulazioni di ordine superiore di affrontare l'obiettivo di aumentare la capacità è molto limitata. Saranno necessarie altre tecniche.

4. Quali sono i compromessi dei QAM di ordine superiore sulle prestazioni RF?
In primo luogo, con ogni incremento del QAM, le prestazioni RF della radio a microonde vengono degradate secondo il rapporto Carrier-to-Interference (C / I). Ad esempio, passando da 1024QAM a 2048QAM produrrà un aumento di 5 dB in C / I (Figura 2). Ciò fa sì che il collegamento a microonde abbia una sensibilità molto più elevata alle interferenze, rendendo più difficile coordinare i collegamenti e ridurre la densità del collegamento. Insieme a questo aumento del rumore di fase, aumenterà il costo della complessità del progetto.

Compromessi di modulazione QAM CableFree

Inoltre, aumentando da 1024QAM a 2048QAM, il guadagno del sistema diminuirà da oltre 80 dB a appena sopra 75 dB (Figura 2). Con un guadagno del sistema molto inferiore, i collegamenti a microonde dovranno essere più corti e dovranno essere impiegate antenne più grandi, aumentando il costo totale di proprietà e introducendo ulteriori problemi di progettazione dei collegamenti e pianificazione del percorso.

Tutto quanto sopra è il risultato di funzioni lineari: si degradano in una relazione uno-a-uno con il passaggio a QAM di ordine superiore. Nel frattempo, gli aumenti di capacità derivati ​​da QAM di ordine superiore sono la funzione di una curva di appiattimento: ogni incremento di QAM si traduce in un aumento percentuale ridotto della capacità rispetto ai precedenti aumenti di QAM. I vantaggi in termini di capacità aggiuntiva sono ridotti se si considerano i costi aggiuntivi di un maggiore C / I e di un minore guadagno del sistema.

5. È necessario utilizzare Adaptive Coding and Modulation (ACM) durante l'utilizzo di QAM di ordine superiore?
ACM dovrebbe essere implementato mentre si impiegano QAM di ordine elevato per compensare il guadagno di sistema inferiore. Tuttavia, mentre ACM aiuta a mitigare gli effetti di una propagazione più difficile quando si utilizzano modulazioni di ordine superiore, non può aiutare a compensare l'aumento del C / I.

6. Cosa dà a CableFree un "avvertimento" qui quando altre grandi aziende sembrano supportare la tecnologia?
CableFree realizza che le modulazioni di ordine superiore non sono una panacea, una panacea. Sebbene ogni piccolo miglioramento della tecnologia nel throughput possa essere d'aiuto, concentrarsi sulle tecnologie che aumentano la capacità di centinaia di punti percentuali rispetto a decine di punti percentuali è ora più critico. CableFree ritiene che queste soluzioni per centinaia di punti percentuali di miglioramento della capacità saranno le più importanti in futuro. È in queste tecnologie che CableFree ha un "avvertimento". Tali tecniche includono l'implementazione di più spettro, in particolare sotto forma di soluzioni di bonding RF multicanale (N + 0), per ottenere un aumento minimo della capacità del 200%. Questa tecnica è soggetta alla disponibilità di frequenza, ma con implementazioni N + 0 flessibili (come la possibilità di utilizzare canali di frequenza in diverse bande e diverse dimensioni di canale) è possibile evitare molti problemi di congestione.

In secondo luogo, dimensionare in modo intelligente la rete di backhaul sulla base di regole comprovate, best practice e capacità di qualità del servizio (QoS) L2 / L3 è un'altra tecnica per fornire guadagni potenzialmente molto grandi nella capacità di backhaul. Le modulazioni di ordine superiore possono essere uno strumento per ottenere gli aumenti di capacità richiesti nella rete di backhaul. Tuttavia, i loro inconvenienti intrinseci dovrebbero essere ben compresi, mentre la massima attenzione dovrebbe essere prestata ad altre tecniche che forniscono vantaggi più significativi e quantificabili.

7. Gli operatori dovranno eseguire il "retrofit" delle radio a microonde per essere in grado di eseguire operazioni QAM di ordine superiore nella loro infrastruttura a microonde esistente? O sarà necessario un hardware completamente nuovo?
Ciò dipende dall'età e dal modello delle radio esistenti. I sistemi a microonde più vecchi dovranno probabilmente essere "adattati" per supportare 512QAM e modulazioni superiori. I sistemi a microonde installati di recente dovrebbero essere in grado di supportare queste tecnologie senza nuovo hardware.

8. Come si evolverà QAM in futuro? L'introduzione di QAM di ordine superiore è un processo indefinito, senza fine in vista?

L'introduzione di QAM di ordine superiore non è un processo infinito. Come da Figura 1 sopra in questo post del blog, si applica la legge dei rendimenti decrescenti: il miglioramento della percentuale di throughput diminuisce all'aumentare dei tassi di modulazione. Il costo e la complessità dell'implementazione di QAM di ordine superiore probabilmente non valgono i vantaggi derivanti dall'aumento della capacità, in ogni caso non oltre 1024QAM.

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