網路架構大概論5-802.11 與 802.11a

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抗干擾、省頻寬

OFDM的抗干擾能力也很不錯,由於切割成多組,若當其中1組或數組訊號受到干擾時,其它組還可繼續傳輸。此外一般分頻多工都需要寬度不等的保護頻段(guard band),避免多組頻率相互干擾,而OFDM利用正交特性,讓多組頻率即使是沒有保護頻段的狀況下,依然能夠運作不會干擾。

QAM

還記得前段所說的PSK相位調變方式嗎?PSK利用波形相位差的方式讀出其傳輸位元,而QAM則是利用2組頻率相同但相位正交的載波進行傳輸,並加入振幅的改變(ASK、Amplitude-Shift Keying,振幅調變,)。一般來說,PSK能夠做到8種的相位辨識(每個相位代表3bit),再多下去就會因為相位差較小,較難進行判斷,因此就會轉換為16-QAM進行調變。同樣的,QAM更低也可以進行8-QAM,4-QAM等的調變,但由於QAM必須同時檢測相位以及振幅變化,對於調變∕解調器的要求較高,成本也隨之提升,不像PSK只需檢測相位就好。因此在實際應用中大約是以8-PSK和16-QAM作分野。

星座圖好理解

想要了解QAM的調變方式,最好的版法就是利用星座圖去理解。通信裡的星座圖其實沒有星座般的那樣複雜,就像是x,y軸圖上面點幾點那樣的簡單。數位QAM必須使用2的冪次項作為相位和振幅的變化集合數量(2、4、8、16、32⋯⋯),類比QAM則無(如類比電視訊號的調變)。

利用上圖來加以說明16-QAM的調變方式,如果今天得出的訊號是45度向位角、+1的振幅,那麼就從x軸逆時針轉45度,直線延伸+1的長度,就會指向1111這個數字,解出訊號所傳遞的訊息。如果現在的訊號是45度向位角,但卻有+3的振幅,於是便會指向1010的位置,其它的訊號也以此類推。

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▲將16-QAM星座圖上下兩排去掉所形成的8-QAM星座圖

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▲星座圖並不一定是方形的,像是此種的16-QAM星座圖因為各點距離較大的關係,能夠容忍比較大的訊號干擾

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▲256-QAM的星座圖,各點的距離靠得相當接近,訊號易受干擾變得無法解讀。

一般我們在分配星座圖時,通常都是使用矩形星座圖,矩形星座圖雖不是最佳的排列方式,但是由於矩形星座圖的排列剛好是2個正交載波的相加值,比較容易調變和解調。當然,矩形星座圖也不必是正方形,把16-QAM的上下兩排去掉也可成為8-QAM的星座圖。

讀者們應該也猜到了,QAM前方的數字越高,傳輸速率越高,像是現今還在draft  5.0的802.11ac已經採用到256-QAM,光是調變規格就比802.11a的64-QAM多出4倍的傳輸速度。但在給定的傳輸能量範圍之內,在星座圖中增加越多點,代表著各點之間的距離越近,越容易受到干擾而無法傳輸。 

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