Як Wi-Fi модулює електромагнітну хвилю?
Відповіді:
Відповіді від Метта Дженкінса та Мокубая є правильними та корисними, наскільки вони йдуть, але деякі речі вони залишили поза увагою, і ці коментарі не вмістилися у поле коментарів.
Питання jrtc27 запитує про AM (амплітудна модуляція) та FM (частотна модуляція), але важливо розуміти, що AM та FM, поряд із менш відомою PM (Phase Modulation), є аналоговими схемами модуляції. Щоб надіслати цифровий сигнал через, скажімо, модуляцію амплітуди, ви повинні вирішити, яка зміна рівнів амплітуди вказує біт "1", а яка зміна вказує біт "0". Ще один спосіб сказати це - сказати, який тип [A] mplitude [S] hift ви збираєтесь [K] Ei від, щоб знати, коли це біт 1 або нуль, який передається. Коли ви це зробите, це називається "Зсув амплітуди зсуву" (ASK) замість AM. Аналогічно, цифровий FM називається "Зміна частоти зсуву" (FSK), а цифровий ПМ називається фазовим зсувом (PSK).
IEEE 802.11-1997 визначає 3 різні фізичні шари: дифузний інфрачервоний (DFIr), спектр розповсюдження частотного стрибка (FHSS) та спектр розповсюдження прямої послідовності (DSSS), з них на сьогоднішній день на ринку виживає лише DSSS. Схеми DSSS 802.11-1997 використовували диференціальну бінарну PSK (DBPSK) для швидкості передачі даних 1 мегабіт на секунду, а диференціальну квадратурну PSK (DQPSK) для швидкості передачі даних 2 mbps. 802.11b у 1999 р. Додано схеми модуляції додаткового кодування (CCK) для швидкості передачі даних 5,5 та 11 Мбіт / с.
Метт і Мокубай згадали, що деякі більш сучасні швидкості передачі даних використовують квадратурну амплітудну модуляцію або QAM. Корисно знати, що QAM - це комбінація PSK (зокрема Quad-PSK) та ASK. Переглядаючи одночасно зміни фази та амплітуди, ви можете передавати декілька бітів даних за зміну передачі. Ці зрушення в характеристиках передачі називаються "символами", і за допомогою QAM можна спілкуватися по кілька біт на символ.
Є й інші схеми радіопередачі, які часто згадуються поряд із схемами модуляції, але насправді є окремими поняттями від схем модуляції. FHSS, DSSS, OFDM та MIMO - це такі речі, які насправді не є схемами модуляції. Під FHSS, DSSS, OFDM та MIMO ви побачите, що використовуються раніше згадані схеми цифрової модуляції (схеми * SK та QAM).
Системи WiFi використовують дві основні методи радіопередачі.
802.11b (<= 11 Мбіт / с): радіозв'язок 802.11b використовує техніку прямого спектра прямого поширення послідовностей, що називається комплементарним кодованим клавішем ( CCK ). Бітовий потік обробляється спеціальним кодуванням, а потім модулюється за допомогою Quadrature Phase Shift Keying ( QPSK ).
802.11a та g (<= 54 Мбіт / с): системи 802.11a та g використовують 64-канальне ортогональне мультиплексування поділу частоти ( OFDM ). У системі модуляції OFDM доступна радіодіапазон поділяється на ряд підканалів, а деякі біти надсилаються на кожен. Передавач кодує бітові потоки на 64 субносіях, використовуючи бінарний фазовий зсув керування ( BPSK ), квадратурний фазовий зсув керування ( QPSK ) або один з двох рівнів квадратурної амплітудної модуляції (16 або 64-QAM). Деяка частина переданої інформації є надлишковою, тому приймач не повинен отримувати всі підрозділи, щоб відновити інформацію.
Оригінальні технічні характеристики 802.11 також включали опцію для частотного перестрибування спектру поширення ( FHSS ), але від цього значною мірою відмовилися.
Як правило, я вважаю, що дані модулюються за допомогою якоїсь форми QPSK або подібної, і вони виходять за рамки простих механізмів, таких як AM або FM модуляція.
По суті, у вас є несуча хвиля, і дані передаються іншою хвилею, що працює на різних фазах, до хвилі-носія, щоб позначати різні бінарні коди. Це дозволяє одночасно перенести більше одного біта і таким чином збільшує ефективну пропускну здатність.
Як показано нижче, використовуючи QPSK, ви можете мати чотири фази навколо вашої несучої хвилі, і кожна фаза позначає біт-пару.
Використовуючи більше фаз, ви можете збільшити кількість бітів, позначених різницею фаз, але ціною збільшення складності передавача та приймача.
Ви навіть можете змішувати амплітудну модуляцію, а також фазовий зсув, що знову збільшує пропускну здатність. Ефективно ви протестуєте на рівні амплітуди, а також на різниці фаз, щоб визначити бітову схему для заданого сигналу. Це відомо як модуляція квадратурної амплітуди (QAM), і кожна "крапка" на наведеній нижче схемі представляла б інший бітовий малюнок, такий як (000), (001), (011) і так далі, так що 3 біти передаються для кожного сигналу модель модуляції:
