¿Cuál es la Modulación Digital más alta en comunicaciones RF?

Respuesta corta: 4096-QAM. Ya está.

Pero si has llegado hasta aquí por curiosidad, seguro que este resultado te sabe a poco. Aún puedes preguntarte, por ejemplo, en qué tipo de aplicaciones se utilizan estas modulaciones tan altas, qué capacidad pueden llegar a proveer o qué limitaciones presentan en el uso práctico…

Si es así, sigue leyendo la respuesta «extendida» 🙂

Respuesta extendida

La creciente demanda de tráfico está obligando a las redes de comunicación inalámbricas a implementar esquemas de modulación más complejos en el backhaul, especialmente en el ámbito de la tecnología celular, con 5G a la vuelta de la esquina.

Aunque muchos proveedores todavía «no se atreven» a ponerlo en marcha, la modulación de 1024-QAM ya está disponible en las herramientas de diseño; de hecho, algunos fabricantes ya permiten transmitir señales en 4096-QAM. Estas modulaciones tan densas introducen retos nuevos que deben ser resueltos, especialmente en cuanto a la SNR (signal-to-noise ratio), que debe ser incrementada con el objetivo de reducir los posibles efectos no lineales.

Afortunadamente, durante los últimos años hemos visto muchos avances que están permitiendo mejorar tanto la capacidad como la eficiencia espectral. Por ejemplo, la técnica CCDP con XPIC de la que hablábamos en otro artículo, la introducción de la modulación adaptativa (Adaptive Modulation), nuevos canales en nuevas bandas de frecuencia (desde los 38 GHz hasta los 42 GHz e incluso 80 GHz en determinados escenarios). Todo esto se traduce en una mayor disponibilidad de canales con una SNR lo suficientemente alta como para transmitir modulaciones de estas magnitudes.

¿Cuánta información se puede transmitir con modulaciones 2^N-QAM?

Los enlaces de microondas en el backhaul utilizan casi siempre modulación de amplitud en cuadratura o QAM (Quadrature Amplitude Modulation), que modula tanto la amplitud como la fase de una señal. El nivel 2^N-QAM equivale a N bits por símbolo.

Por ejemplo, 6 b/símbolo equivale a una modulación de 64-QAM, y 12 b/símbolo equivale a 4096-QAM. Así, mientras 64-QAM representa 6b de información, 4096-QAM representaría 12b.

¿Qué mejora real introduce cada incremento en el throughput?

El incremento de la capacidad se calcularía con la siguiente fórmula:

(%) = [(nH – nL)/nL] x 100

donde nL es el bit/símbolo más bajo, y nH es el bit/símbolo más alto. Por ejemplo, utilizando como referencia más baja 64-QAM, obtendríamos el siguiente incremento de capacidad para los sucesivos incrementos en la modulación:

La pregunta que alguien puede hacerse en este punto es: ¿hasta dónde puede incrementarse el orden de modulación?

No se puede incrementar la modulación eternamente

En la práctica, el incremento de capacidad disminuye con el aumento de la modulación, por lo que los efectos sobre el throughput son bastante limitados a la postre. Esto significa que la introducción de esquemas mayores de QAM no puede ser un proceso eterno. El coste en la complejidad de los equipos, así como los problemas de ruido y efectos no lineales hacen que no merezca la pena incrementar la modulación por encima de los 1024-QAM o 4096-QAM.

Todo apunta a que ya hemos tocado techo (o estamos cerca) en cuanto este aspecto de las telecomunicaciones radio.

En el futuro, para seguir desarrollando y ampliando las redes de telecomunicación será necesario recurrir a otro tipo de técnicas.

Fuentes:

• QAM Is Rising: 1024QAM And Beyond, http://mwrf.com/systems/qam-rising-1024qam-and-beyond?page=1
• Backhaul Alternatives for HetNet Small Cells, http://mwrf.com/systems/backhaul-alternatives-hetnet-small-cells-part-1
• 8 Questions You Need Answered about Higher-Order QAM Usage, https://blog.aviatnetworks.com/2013/02/22/8-questions-you-need-answered-about-higher-order-qam-usage/