Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) ist ein Modulationsschema, das in verschiedenen Kommunikationssystemen, einschließlich WLAN, zur Übertragung digitaler Daten über Funkfrequenzen verwendet wird. Im Zusammenhang mit WLAN spielt QAM eine entscheidende Rolle bei der Kodierung und Dekodierung von Informationen für eine effiziente und zuverlässige drahtlose Kommunikation.
Im Kern handelt es sich bei QAM um eine Methode der Signalmodulation, bei der Daten durch Variation der Amplitude zweier Signalwellen in Quadratur, also um 90 Grad phasenverschoben, übertragen werden. Im Fall von WLAN handelt es sich bei diesen Wellen typischerweise um Sinuswellen, und das Modulationsschema wird aufgrund der gleichzeitigen Modulation von Amplitude und Phase als Quadratur-Amplitudenmodulation bezeichnet.
Hier ist eine Aufschlüsselung der Funktionsweise von QAM im Kontext von WLAN:
- Datenkodierung: In der digitalen Kommunikation werden Daten im Binärformat (0er und 1er) dargestellt. QAM ermöglicht die gleichzeitige Übertragung mehrerer Bits durch Variation der Amplitude und Phase der Trägerwellen. Die Anzahl der pro Symbol codierten Bits wird durch das spezifische verwendete QAM-Schema bestimmt.
- Konstellationsdiagramm: QAM wird häufig mithilfe eines Konstellationsdiagramms visualisiert, bei dem jeder Punkt im Diagramm eine einzigartige Kombination aus Amplitude und Phase darstellt. QAM höherer Ordnung, wie etwa 16-QAM oder 64-QAM, ermöglicht die Übertragung von mehr Bits pro Symbol, was die Datenrate erhöht, das Signal aber auch anfälliger für Rauschen macht.
- WiFi-Modulation: In WiFi wird QAM in Verbindung mit Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) verwendet, einer Modulationstechnik, die das verfügbare Frequenzspektrum in mehrere Unterträger aufteilt. Jeder dieser Unterträger kann dann QAM zur Datenmodulation nutzen.
- Kanalbedingungen: QAM-Systeme mit höheren Ordnungen bieten höhere Datenraten, sind jedoch empfindlicher gegenüber Rauschen und Interferenzen. Die Wahl des QAM-Schemas wird basierend auf der Qualität des drahtlosen Kanals dynamisch angepasst. Beispielsweise kann ein WLAN-Gerät bei Störungen auf ein QAM-Schema niedrigerer Ordnung umschalten, um eine robustere Kommunikation zu gewährleisten.
- Datenübertragung: Die QAM-modulierten Signale werden über Funk übertragen und Empfangsgeräte nutzen Demodulation, um die ursprünglichen digitalen Daten zu extrahieren. Der Empfänger muss die Änderungen in Amplitude und Phase genau interpretieren, um die übertragenen Bits zu rekonstruieren.
Zusammenfassend ermöglicht QAM in WLAN die effiziente Übertragung digitaler Daten durch Modulation sowohl der Amplitude als auch der Phase der Trägerwellen. Durch den Einsatz von QAM, häufig in Kombination mit anderen Techniken wie OFDM, können WLAN-Netzwerke höhere Datenraten erzielen und sich gleichzeitig an unterschiedliche Kanalbedingungen anpassen, um eine zuverlässige drahtlose Kommunikation zu gewährleisten.