QAM 星座図とノイズ

デジタル変調でデータを運ぶ「点の配置」が、ノイズで散らばって誤りに変わる瞬間を体感します。

変調方式（1 記号で運ぶビット数）

SNR（信号対雑音比） 20 dB

星座点の数

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1 記号のビット数

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送った記号

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記号誤り率

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本来の星座点

正しく受信

誤って受信

QAM（直交振幅変調）は、電波の I 軸・Q 軸の値の組で 1 つの記号（数ビット）を表します。その配置図が 星座図（コンスタレーション）です。
点が多いほど 1 記号で多くのビットを運べますが（高速）、点の間隔が狭くなる。
受信側ではノイズが乗って点がぼやけます。本来の点より別の点に近づくと誤り。 SNR（信号対雑音比）を下げて、どこで破綻するか見てください。

いま何が起きている？

ここが通信工学の核心

星座点を増やすほど 1 記号の情報量（速度）が上がるが、点の間隔が詰まりノイズに弱くなる。
受信側は「一番近い星座点」に判定する。ノイズで 隣の点の領域に入ると誤り。
5G や Wi-Fi が電波状況に応じて 256-QAM ⇄ QPSK を切り替える（適応変調）のは、この速度と頑健性のトレードオフのため。
誤り訂正符号は、この誤りを後段で復元するための仕組み（→ ハミング符号 POC）。