Wie wirkt sich QAM auf die LTE-Latenz und den LTE-Durchsatz aus?

1 Was ist QAM?

QAM ist eine Technik, bei der zwei orthogonale Signale kombiniert werden, die als In-Phase und Quadratur bezeichnet werden, um Datenbits in Symbole zu kodieren, die über einen Funkkanal übertragen werden. Durch Variation der Amplitude und Phase der beiden Signale kann QAM unterschiedliche Symbolformen erzeugen, die unterschiedliche Kombinationen von Bits darstellen. QPSK

2 Wie erhöht QAM den Durchsatz?

Der Hauptvorteil der Verwendung von QAM höherer Ordnung besteht darin, dass der Durchsatz oder die Datenmenge, die in einer bestimmten Zeit übertragen werden kann, erhöht werden kann, indem mehr Bits in jedes Symbol gepackt werden. Wenn z. B. die Symbolrate oder die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Symbole fest ist, kann die Verwendung von 16-QAM anstelle von QPSK den Durchsatz verdoppeln, da jedes Symbol doppelt so viele Bits überträgt. In ähnlicher Weise kann die Verwendung von 64-QAM anstelle von 16-QAM den Durchsatz um einen weiteren Faktor von zwei erhöhen. LTE unterstützt bis zu 256-QAM, das acht Bit pro Symbol kodieren kann.

3 Wie wirkt sich QAM auf die Latenz aus?

Die Latenz, also die Zeit, die ein Datenpaket benötigt, um vom Sender zum Empfänger zu gelangen, wird ebenfalls durch das Modulationsschema beeinflusst. QAM höherer Ordnung kann die Latenz reduzieren, indem die gleiche Datenmenge in weniger Symbolen übertragen wird, wodurch die Übertragungszeit verkürzt wird. Wenn beispielsweise ein Paket mit 1.000 Bits über einen Kanal mit einer Symbolrate von 1.000 Symbolen pro Sekunde gesendet werden muss, dauert die Verwendung von QPSK eine Sekunde, während die Verwendung von 256-QAM nur 0,125 Sekunden dauern würde. Diese Latenzreduzierung geht jedoch mit einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber Rauschen und Interferenzen einher.

4 Was sind die Herausforderungen bei der Verwendung von QAM höherer Ordnung?

QAM höherer Ordnung erfordert ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR)oder das Verhältnis der Signalleistung zur Rauschleistung, um eine zuverlässige Kommunikation aufrechtzuerhalten. Dies liegt daran, dass die Symbole in QAM höherer Ordnung in der Konstellation näher beieinander liegen, was sie anfälliger für Verzerrungen und Fehler durch Rauschen und Interferenzen macht. Wenn das Signal-Rausch-Verhältnis zu niedrig ist, kann der Empfänger die Symbole möglicherweise nicht richtig unterscheiden, was zu einer höheren Bitfehlerrate führt (BER)oder der Anteil der Bits, die falsch empfangen werden. Um diese Herausforderung zu meistern, verwendet LTE adaptive Modulation und Codierung (AMC), der das Modulationsschema und den Fehlerkorrekturcode an die Kanalbedingungen und die Rückmeldung des Empfängers anpasst. Wenn beispielsweise die Kanalqualität gut ist, kann der Sender 256-QAM mit einer niedrigen Coderate verwenden, was weniger Redundanz und mehr Datenbits bedeutet. Bei schlechter Kanalqualität kann der Sender auf QPSK mit hoher Coderate umschalten, was mehr Redundanz und weniger Datenbits, aber mehr Robustheit gegenüber Fehlern bedeutet.