Как Wi-Fi модулирует электромагнитную волну?
Ответы:
Ответы Мэтта Дженкинса и Мокубая верны и полезны, но некоторые вещи они не учли, и эти комментарии не поместились в поле «Комментарии».
Вопрос jrtc27 задает вопрос об AM (амплитудной модуляции) и FM (частотной модуляции), но важно понимать, что AM и FM, наряду с менее известным PM (фазовой модуляцией), являются схемами аналоговой модуляции. Чтобы отправить цифровой сигнал, скажем, с помощью амплитудной модуляции, вы должны решить, какое изменение уровней амплитуды указывает бит «1», а какое изменение указывает бит «0». Другой способ сказать, это сказать, какого рода [A] mplitude [S] hift вы собираетесь [K] увидеть, чтобы узнать, когда передается 1 или нулевой бит. Когда вы делаете это, оно называется «Amplitude Shift Keying» (ASK) вместо AM. Аналогично, цифровое ЧМ называется «частотно-сдвиговой манипуляцией» (FSK), а цифровое ПМ называется фазово-сдвиговой манипуляцией (PSK).
IEEE 802.11-1997 определил 3 различных физических уровня: диффузный инфракрасный (DFIr), расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) и расширенный спектр с прямой последовательностью (DSSS), из них только DSSS сохранился на рынке сегодня. Схемы DSSS стандарта 802.11-1997 использовали дифференциальный двоичный PSK (DBPSK) для скорости передачи данных 1 мегабит в секунду и дифференциальный квадратурный PSK (DQPSK) для скорости передачи данных 2 мбит / с. В 802.11b в 1999 году были добавлены схемы модуляции с дополнительным кодированием (CCK) для скоростей передачи данных 5,5 и 11 Мбит / с.
Мэтт и Мокубай отметили, что некоторые из более современных скоростей передачи данных используют квадратурную амплитудную модуляцию или QAM. Полезно знать, что QAM является комбинацией PSK (в частности, Quad-PSK) и ASK. Наблюдая за изменениями фазы и амплитуды одновременно, вы можете передавать несколько бит данных за смену при передаче. Эти сдвиги в характеристиках передачи называются «символами», и с помощью QAM вы можете передавать несколько битов на символ.
Существуют другие схемы радиопередачи, которые часто упоминаются вместе со схемами модуляции, но на самом деле являются отдельными концепциями от схем модуляции. FHSS, DSSS, OFDM и MIMO являются одними из тех вещей, которые на самом деле не являются схемами модуляции. Под FHSS, DSSS, OFDM и MIMO вы обнаружите, что используются ранее упомянутые схемы цифровой модуляции (схемы * SK и QAM).
Системы WiFi используют два основных метода радиопередачи.
802.11b (<= 11 Мбит / с): радиоканал 802.11b использует метод расширенного спектра с прямой последовательностью, называемый дополнительным кодированным ключом ( CCK ). Поток битов обрабатывается специальным кодированием, а затем модулируется с использованием квадратурной фазовой манипуляции ( QPSK ).
802.11a и g (<= 54 Мбит / с): системы 802.11a и g используют 64-канальное мультиплексирование с ортогональным частотным разделением ( OFDM ). В системе модуляции OFDM доступная полоса радиосвязи делится на несколько подканалов, и некоторые биты отправляются в каждом. Передатчик кодирует потоки битов на 64 поднесущих, используя двоичную фазовую манипуляцию ( BPSK ), квадратурную фазовую манипуляцию ( QPSK ) или один из двух уровней квадратурной амплитудной модуляции (16 или 64-QAM). Часть передаваемой информации является избыточной, поэтому получателю не требуется принимать все поднесущие для восстановления информации.
Первоначальные спецификации 802.11 также включали опцию для расширенного спектра со скачкообразной перестройкой частоты ( FHSS ), но от этого в значительной степени отказались.
Обычно я считаю, что данные модулируются с использованием некоторой формы QPSK или аналогичной, и они выходят далеко за рамки простых механизмов, таких как AM или FM модуляция.
По сути, у вас есть несущая волна, и данные передаются другой волной, работающей на разных фазах, в несущую волну для обозначения различных двоичных кодов. Это позволяет передавать более одного бита за раз и, таким образом, увеличивает эффективную полосу пропускания.
Как показано ниже, используя QPSK, вы можете иметь четыре фазы вокруг вашей несущей волны, и каждая фаза обозначает битовую пару.
Используя больше фаз, вы можете увеличить количество битов, обозначаемых каждой разностью фаз, но за счет увеличения сложности передатчика и приемника.
Вы даже можете смешивать амплитудную модуляцию и фазовую манипуляцию, что снова увеличивает пропускную способность. Затем вы фактически проверяете уровни амплитуды, а также разности фаз, чтобы определить битовую комбинацию для данного сигнала. Это известно как квадратурная амплитудная модуляция (QAM), и каждая «точка» на диаграмме ниже будет представлять разные битовые комбинации, такие как (000), (001), (011) и т. Д., Так что 3 бита передаются для каждого сигнала шаблон модуляции:
