「WiMaxネットワークの信号品質基準」という記事へのコメントで、 zlyohaは、無線チャネルを介した情報伝送の物理的な側面を説明する記事がないことに不満を述べました。
この省略を修正し、ワイヤレスデータ転送に関する一連の投稿を書くことにしました。
最初の記事では、無線信号を介した情報の送信の主要な側面、つまり変調について説明します。
変調（ラテン変調-次元）は、低周波情報信号の法則に従って高周波搬送波の1つ以上のパラメーターを変更するプロセスです。
送信された情報は制御信号に埋め込まれ、情報キャリアの役割はキャリアと呼ばれる高周波発振を実行します。
変調は、高周波搬送波の振幅、位相、または周波数を変更することで実行できます。
この手法には、いくつかの重要な利点があります。
- 搬送周波数のプロパティに対応するプロパティを持つ無線信号を生成できます。 さまざまな周波数範囲の波の特性については、たとえばこちらをご覧ください 。
- アンテナのサイズは波長に比例する必要があるため、小さなアンテナを使用できます。
- 他の無線信号との干渉を回避します。
WiMaxネットワークで送信されるデータストリームは、11 kHzの領域の周波数に対応しています。 この低周波信号を空中に送信しようとする場合、次のサイズのアンテナが必要です。
24キロメートルの長さのアンテナは、使い勝手が悪いようです。
この信号を2.5 GHzの搬送周波数（Yota WiMaxで使用される周波数）に重ねて送信する場合、12 cmのアンテナが必要です。
アナログ変調。
直接デジタル変調に進む前に、学校の多くの知識を更新するアナログAM（振幅）およびFM（周波数）変調を示す図を示します。
ソース信号
AM（振幅変調）
FM（周波数変調）
デジタル変調とそのタイプ。
デジタル変調では、アナログキャリア信号はデジタルビットストリームによって変調されます。
デジタル変調（または暗号化）には3つの基本的なタイプと1つのハイブリッドがあります。
- ASK-振幅シフトキーイング。
- FSK-周波数シフトキーイング。
- PSK-位相シフトキーイング。
- ASK / PSK。
ロシアの無線通信用語には、「操作」という用語を使用してデジタル信号を変調する伝統があります。
振幅暗号化の場合、論理ゼロの信号振幅は、（たとえば）論理1の2倍になります。
同様に、周波数変調は、間隔がゼロよりも大きい論理ユニットを表します。
位相シフトは、シフトのない信号として「0」を表し、シフトのある信号として「1」を表します。
はい、ここでは「位相シフト」を扱っています:)
各スキームには、独自の長所と短所があります。
- ASKは帯域幅効率の点では優れていますが、ノイズが存在すると歪みの影響を受けやすく、消費電力の点では十分に効率的ではありません。
- FSK-正反対、エネルギー効率は良いが、周波数帯域を効果的に使用しない。
- PSKは両方の面で優れています。
- ASK / PSKは、2つのスキームの組み合わせです。 これにより、周波数帯域をより適切に使用できます。
最も単純なPSKスキーム（図に示す）には、独自の名前（バイナリ位相シフトキーイング）があります。 単一の位相シフトは、「0」と「1」の間で使用されます-周期の半分である180度。
QPSKと8-PSKもあります。
QPSKは4種類の位相シフト（四半期ごと）を使用し、1文字に2ビット（01、11、00、10）をエンコードできます。 8-PSKは8つの異なる位相シフトを使用し、文字ごとに3ビットをエンコードできます。
詳細はこちら
QAMと呼ばれるプライベートASK / PSK実装の1つは、直交振幅変調（QAM）で、これは1つのチャネルで2つのAM信号を結合する方法で、実効帯域幅を2倍にします。より高いQAMレベルはPSKと同じ原理に基づいて構築されています。詳細に興味がある場合は、ネットワーク上で簡単に見つけることができます。
理論的な帯域幅効率：
| 書式 | 効率（ビット/ s / Hz） |
| Bpsk | 1 |
| QPSK | 2 |
| 8-PSK | 3 |
| 16-qam | 4 |
| 32-qam | 5 |
| 64-qam | 6 |
| 256-QAM | 8 |
変調方式が複雑になるほど、送信の歪みによる悪影響が大きくなり、信号を正常に受信できる基地局からの距離が短くなります。
さらに高いレベルのPSKおよびQAMスキームは理論的には可能ですが、実際にはそれらを使用する場合、エラーが多すぎます。
ここまでで主要なポイントについて説明したので、WiMaxネットワークで使用される変調方式を記述できます。
WiMaxネットワークでの信号変調。
WiMaxは「動的適応変調」を使用します。これにより、基地局は帯域幅と受信機までの最大距離を選択できます。 範囲を広げるために、基地局は64-QAM、16-QAM、QPSKを切り替えることができます。
おわりに
プレゼンテーションの人気とコンテンツの技術的な性質のバランスをとることができたことを願っています。 この記事が需要がある場合、私はこの方向で働き続けます。 WiMaxテクノロジーには、語ることのできる多くのニュアンスがあります。