QAM(直交振幅変調)とは

きゅーえーえむ

搬送波の振幅と位相の両方を変えてデータを表すデジタル変調の方式。同相(I)と直交(Q)の2つの成分の組み合わせで格子状に並んだ信号点のどれかを送り、M個の信号点をもつM-QAMでは1シンボルで log₂ M ビットを送れる。16QAMは4ビット、64QAMは6ビット、256QAMは8ビット。値の数を増やすほど速くなるが、信号点の間隔が狭くなるので、より高いS/Nが必要になる。

「QAM(直交振幅変調)」は、2分野の6問の練習問題に出てきます(無線通信の基礎, シリコンフォトニクスなど)。

この用語の分野: 無線通信の基礎

QAM(直交振幅変調)の練習問題に挑戦

64QAMで、1シンボルで送れるビット数はどれか。

  1. A6ビット
  2. B8ビット
  3. C64ビット
答えと解説を見る

正解:A. 6ビット

M値の変調では、1シンボルで M 通りの信号点のどれか1つを送るので、送れるビット数は log₂ M です。64QAMは信号点が64個なので、log₂ 64 = 6ビットです。64個の信号点は、同相(I)と直交(Q)の2つの軸にそれぞれ8段階ずつ並んだ格子になります。同様に、16QAMは4ビット、256QAMは8ビットを送れます。

16QAMで、シンボルレートが毎秒5 Mシンボル(5 Mbaud)のとき、ビットレートはどれか。

  1. A1.25 Mbit/s
  2. B5 Mbit/s
  3. C20 Mbit/s
答えと解説を見る

正解:C. 20 Mbit/s

16QAMは、1シンボルで log₂ 16 = 4ビットを送れます。ビットレートは「シンボルレート × 1シンボルあたりのビット数」なので、5 M × 4 = 20 Mbit/sです。シンボルレート(ボーレート)は1秒間に送るシンボルの数で、多値の変調ではビットレートと一致しません。使う周波数の帯域幅はおもにシンボルレートで決まるので、多値化すると帯域幅を増やさずにビットレートを上げられます。

解説の中の「QAM(直交振幅変調)」

「QAM(直交振幅変調)」が出てくる問題(6問)

  1. 64QAMで、1シンボルで送れるビット数はどれか。
  2. 16QAMで、シンボルレートが毎秒5 Mシンボル(5 Mbaud)のとき、ビットレートはどれか。
  3. 同じシンボルレートで、変調方式を16QAMから256QAMに変えたときの一般的な性質として、適切なものはどれか。
  4. OFDMや多値のQAMの信号を送る送信機で、電力増幅器(PA)を、出力が飽和する点より下げた(バックオフした)動作点で使う主な理由はどれか。
  5. データセンター間を結ぶ数十 km以上の接続などで使われるコヒーレント方式の、IM-DD方式と比べた特徴として正しいものはどれか。
  6. デジタル変調のうち、搬送波の振幅と周波数を一定にしたまま、位相を変えることでデータを表す方式はどれか。

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