Como o Wi-Fi modula a onda eletromagnética?
Respostas:
As respostas de Matt Jenkins e Mokubai são corretas e úteis, na medida do possível, mas existem algumas coisas que eles deixaram de fora e esses comentários não se encaixavam na caixa Comentários.
A pergunta de jrtc27 pergunta sobre AM (modulação de amplitude) e FM (modulação de frequência), mas é importante entender que AM e FM, juntamente com o PM menos conhecido (modulação de fase) são esquemas de modulação analógica . Para enviar um sinal digital via, digamos, Modulação de Amplitude, você precisa decidir qual alteração nos níveis de amplitude indica um bit "1" e qual alteração indica um bit "0". Outra maneira de dizer isso é dizer que tipo de amplitude [A] muda [S] que você vai saber quando é transmitido um bit 1 ou zero. Quando você faz isso, chama-se "Amplitude Shift Keying" (ASK) em vez de AM. Da mesma forma, o FM digital é chamado de "Frequency Shift Keying" (FSK) e o PM digital é chamado de Phase Shift Keying (PSK).
O IEEE 802.11-1997 definiu três camadas físicas diferentes: infravermelho difuso (DFIr), espectro de espalhamento de salto de frequência (FHSS) e espectro de espalhamento de sequência direta (DSSS), desses, apenas o DSSS sobrevive no mercado atualmente. Os esquemas DSSS do 802.11-1997 usavam PSK binário diferencial (DBPSK) para a taxa de dados de 1 megabit por segundo e PSK de quadratura diferencial (DQPSK) para a taxa de dados de 2 mbps. O 802.11b em 1999 adicionou os esquemas de modulação Complementary Code Keying (CCK) para as taxas de dados de 5,5 e 11 mbps.
Matt e Mokubai mencionaram que algumas das taxas de dados mais modernas usam Modulação de Amplitude em Quadratura, ou QAM. É útil saber que o QAM é uma combinação de PSK (especificamente Quad-PSK) e ASK. Observando as mudanças de fase e amplitude ao mesmo tempo, você pode comunicar vários bits de dados por turno na transmissão. Essas mudanças nas características de transmissão são chamadas de "símbolos" e, com o QAM, você pode comunicar vários bits por símbolo.
Existem outros esquemas de transmissão de rádio que são freqüentemente mencionados junto com esquemas de modulação, mas na verdade são conceitos separados dos esquemas de modulação. FHSS, DSSS, OFDM e MIMO estão entre essas coisas que na verdade não são esquemas de modulação. Sob FHSS, DSSS, OFDM e MIMO, você encontrará os esquemas de modulação digital mencionados anteriormente (os esquemas * SK e QAM).
Os sistemas WiFi usam duas técnicas principais de transmissão de rádio.
802.11b (<= 11 Mbps): o link de rádio 802.11b usa uma técnica de espectro de espalhamento de sequência direta chamada codificação complementar codificada ( CCK ). O fluxo de bits é processado com uma codificação especial e, em seguida, modulado usando QPSK (Quadrature Phase Shift Keying ).
802.11ae eg (<= 54 Mbps): Os sistemas 802.11ae eg usam multiplexação ortogonal por divisão de frequência ( OFDM ) de 64 canais . Em um sistema de modulação OFDM , a banda de rádio disponível é dividida em vários sub-canais e alguns dos bits são enviados em cada um. O transmissor codifica os fluxos de bits nas 64 subportadoras usando Chaveamento de Deslocamento de Fase Binária ( BPSK ), Chaveamento de Deslocamento de Fase em Quadratura ( QPSK ) ou um dos dois níveis de Modulação de amplitude em quadratura (16 ou 64-QAM). Algumas das informações transmitidas são redundantes, portanto o receptor não precisa receber todas as subportadoras para reconstruí-las.
As especificações 802.11 originais também incluíam uma opção para o espectro de dispersão de salto de frequência ( FHSS ), mas isso foi amplamente abandonado.
Normalmente, acredito que os dados são modulados usando algum tipo de QPSK ou similar, e estão muito além de mecanismos simples, como modulação AM ou FM.
Essencialmente, você tem uma onda portadora, e os dados são transmitidos por outra onda trabalhando em diferentes fases para a onda portadora, para denotar códigos binários diferentes. Isso permite que mais de um bit seja transferido por vez e, portanto, aumenta a largura de banda efetiva.
Como mostrado abaixo, usando o QPSK, você pode ter quatro fases em torno da sua onda portadora e cada fase indica um par de bits.
Usando mais fases, você pode aumentar o número de bits indicado por cada diferença de fase, mas com o custo de aumentar a complexidade do transmissor e do receptor.
Você pode, ainda assim, misturar modulação de amplitude e alteração de fase, o que aumenta novamente a largura de banda. Efetivamente, você testa os níveis de amplitude e as diferenças de fase para determinar o padrão de bits para um determinado sinal. Isso é conhecido como Modulação de Amplitude em Quadratura (QAM) e cada "ponto" no diagrama abaixo representaria um padrão de bits diferente, como (000), (001), (011) e assim por diante, para que 3 bits sejam transferidos para cada sinal padrão de modulação:
