Co to jest QAM? Wyjaśnienie 1024QAM w Wi-Fi 6.

  Podobnie jak ludzie, komputery mają swoje własne języki, ale czasami potrzebują tłumacza, aby korespondować. Na szczęście inżynierowie opracowali technologie, które kompensują różnice w komunikacji cyfrowej. Badamy QAM i sposób, w jaki zamienia dane w odbieralne sygnały w celu udostępniania informacji. Przechodząc do najnowszego standardu Wi-Fi 6 , obecna technologia QAM może obsłużyć więcej danych niż kiedykolwiek wcześniej. Jak działa QAM i co to oznacza dla przyszłości sieci domowych? 

Co to jest QAM?

Kwadraturowa modulacja amplitudy ,  wymawiana jako „ quam ”,  to  metoda , w której  dane  są łączone z falami o częstotliwości radiowej w celu przesłania informacji   do  urządzenia odbiorczego  . Powszechnie spotykana w nowoczesnych radiotelefonach, takich jak  routery bezprzewodowe, modulacja QAM  służy do  przekształcania pakietów  cyfrowych  na sygnał analogowy, który może przesyłać  dane bezprzewodowo . Działa jako język między komputerami, aby pomóc w efektywnej komunikacji.  Bezprzewodowe urządzenia sieciowe używają 256QAM od czasu powstania Wi-Fi 5, a technologia ta jest wystarczająca dla większości domów. Jednak 1024QAM jest jednym z ulepszeń wprowadzonych w Wi-Fi 6, pozwalającym na nieznaczne zwiększenie wykorzystania przepustowości, szczególnie w przypadku połączeń gigabitowych.

Jak działa QAM? 

Informacje cyfrowe są zakodowane w bitach  binarnych, a  każdy bit musi być zrozumiały,  aby urządzenia mogły przetwarzać  odbierane dane .  Modulator QAM pobiera te bity  i organizuje je w sygnały radiowe, które odbiornik może rozróżnić. Termin „kwadratura” w QAM jest  podobny do  terminu „ortogonalny” w  OFDMA ; oznacza to, że każda  sekwencja bitów  jest dołączona do  przesuniętego sygnału o częstotliwości radiowej  , aby  pozostała  rozpoznawalna . Proces rozpoczyna się od  parzystej liczby bitów binarnych wprowadzonych  do modulatora QAM, który rozdziela je na dwa wejścia. Jeden zestaw bitów jest dołączony do nieprzesuniętego sygnału radiowego, zwanego  sygnałem w fazie , a drugi do przesuniętego sygnału, zwanego  sygnałem kwadraturowym . Po dostosowaniu przez modulator fazy i amplitudy — uproszczonej, taktowania i mocy — odbiorniki  są w stanie  odczytać każdą jednostkę informacji sekwencyjnie. Zauważ na poniższym diagramie, jak przesunięty sygnał (01) osiąga swój szczyt w innym czasie niż niezmieniony sygnał (10). Pomaga myśleć o sygnałach jako podlegających podobnym prawom fal dźwiękowych i ludzkiego słuchu. Rozważ ideę muzyki. Zamiast słuchać wcześniej zorganizowanego arcydzieła profesjonalnego kompozytora, po prostu weźmy każdą nutę z każdego instrumentu w kompozycji i zagrajmy na nich wszystkich jednocześnie. Po tej przerażającej kakofonii wyobraź sobie, że poproszono Cię o dokładne wymienienie każdego elementu muzycznego. Nawet dla najbardziej wyćwiczonego ucha jest to niemożliwe. Sekwencjonowanie sygnałów jest tak samo konieczne dla komputerów, jak sekwencjonowanie dźwięku dla ludzi. 

Diagramy konstelacji

Gdy oś pozioma oznacza sygnał w fazie, a oś pionowa oznacza sygnał kwadraturowy, diagramy konstelacji są metodą  wizualizacji  możliwych sekwencji bitów (symboli). Umiejscowienie wykresów na tych diagramach informuje o poziomie dopasowania amplitudy i fazy dla każdej sekwencji bitów: amplituda jest mierzona w odległości od środkowego przecięcia osi, podczas gdy faza jest mierzona w stopniach przesuniętych od osi poziomej (w fazie). Specyfikacje QAM w  urządzeniach o częstotliwości radiowej  są oznaczane liczbą z prefiksem , używaną do  wskazania  ilości  matematycznie możliwych wyników dla binarnych ciągów bitów, które modulator QAM  może  obsłużyć w danej  transmisji danych. Na przykład prosty modulator 4QAM (QPSK) przetwarza informacje po dwa bity na raz. Oznacza to, że modulator może komunikować tylko cztery możliwe wyniki binarne: 00, 01, 10 i 11. Ponadto 16QAM przetwarza cztery bity na raz, co daje 16 możliwych wyników binarnych. Ta konwencja nazewnictwa jest kontynuowana w innych specyfikacjach QAM, przekazując obliczoną  ilość danych binarnych, które modulator  może obsłużyć  2 do potęgi liczby bitów na transmisję.  Zasadniczo im wyższa liczba, tym więcej danych można obsłużyć w jednym cyklu modulacji. 

Kłopoty z zakresem QAM

Podobnie jak w przypadku większości technologii sieciowych , korzyści płynące z większej szybkości lub lepszej  obsługi danych wiążą się z kosztem  mniejszego  zakresu możliwości . Każdy postęp w technologii QAM upakuje więcej  odczytów   w każdym kwadrancie diagramu konstelacji,  co  skraca odległość między każdym punktem  i tworzy bardziej delikatny proces dokładnej interpretacji  . Margines  dopuszczalnego błędu maleje   niewiarygodnie, gdy wzrasta liczba możliwych sekwencji binarnych. Wysokiej jakości transmisje stają się zależne od stabilności na krótszych dystansach.  Rozważmy ponownie metaforę dźwięku. Wyobraź sobie grę towarzyską, w której gracz z zasłoniętymi oczami siedzi na środku dużego pokoju z gośćmi rozstawionymi w czterech rogach — nigdy nie  twierdziliśmy  , że to fajna impreza — i za każdym razem, gdy gość klaszcze, gracz musi wskazać gościa, który zrobił zabrzmieć i wymówić ich imię. Kiedy jest tylko kilka osób , jak cztery możliwe wyniki w 4QAM , modulator QAM może  dość łatwo grać w tę grę . Jednak  im więcej osób wpakujesz do gry,  tym uważniej  modulator musi słuchać, aby wskazać właściwe informacje. 

Wi-Fi 6 wprowadza 1024QAM

Wraz z aktualizacją świata do  nowego standardu Wi-Fi 6  na rynku pojawia się również wprowadzenie najnowszej technologii QAM dla routerów bezprzewodowych. 1024QAM to duża poprawa w stosunku do poprzedniego 256QAM w  Wi-Fi  5,  czterokrotnie zwiększając przepustowość danych na cykl modulacji . Jednak przy 1024 osobach upchniętych w przysłowiowej sali imprezowej jest to trudne zadanie, zwłaszcza ze względu na czynniki  takie jak hałas w tle lub inne zakłócenia . Maksymalizacja korzyści płynących z tego ulepszenia  wymaga silniejszego sygnału niż jakakolwiek z poprzednich iteracji QAM lub bardziej czułego odbiornika, który wychwyci szczegóły słabszych sygnałów. Oznacza to również, że w każdej transmisji pakowane jest więcej danych,  co stwarza  model o  wyższym ryzyku i wyższym zysku niż poprzednie generacje QAM w sieciach domowych. Mniej pakietów oznacza mniejsze ryzyko kolizji. Jednak w scenariuszu, w którym doszłoby do kolizji danych, 1024QAM straciłoby więcej danych w porównaniu do 256QAM. Biorąc jednak pod uwagę postęp w zakresie stabilności w porównaniu z poprzednimi technologiami  i 75% zmniejszenie prawdopodobieństwa kolizji , przyjęcie tej technologii pozwala na ogólną poprawę.  Jeśli chodzi o przyszłość dostawców usług internetowych, postęp w technologii QAM będzie równoznaczny z większą wydajnością przesyłania danych z  łączy punkt -punkt, co może pozwolić na większą liczbę klientów na łącze i jeszcze większą prędkość na klienta . Ponieważ rynek oczekuje na pojawienie się urządzeń Wi-Fi 6, zrozumienie, w jaki sposób technologia QAM działa za kulisami w celu translacji danych, odkrywa, jak potężny może być ten nowy standard.  Źródło: https://www.minim.com/blog/what-is-qam