正交振幅調變(QAM)
/ QAM -> 'kwam' or said as letters Q-A-M /
調變讓你改變載波的振幅或相位。QAM 提出顯而易見的下一個問題:何不兩者同時改?藉由同時從幾個振幅位準與幾個相位角中選擇,每個符元就能代表許多不同組合之一——不同組合越多,一個符元承載的位元就越多。這就像一盞信號燈能同時處於好幾種亮度與好幾種擺盪時序,使單一閃光能送的訊息成倍增加。
工程師把 QAM 想成一張星座圖:一格格的點,每個點是一種允許的振幅與相位組合,每個點被指派一組獨特的位元型態。16-QAM 有 16 個點,所以每符元帶 log2(16) = 4 個位元;256-QAM 有 256 個點,每符元帶 log2(256) = 8 個位元;現代 Wi-Fi 可達 1024-QAM,每符元 10 個位元。發射端把載波設成某個點的振幅與相位送出;接收端量測收到的值,在星座圖中找最近的點,讀出它的位元。同樣空間裡塞進越多點,每符元位元就越多——在相同符元率下就越快。
但天下沒有白吃的午餐,QAM 把夏農的取捨表現得淋漓盡致。星座圖裡塞進越多點,它們就坐得越近,於是只要一點點雜訊就能把收到的點推向錯誤的點、造成位元錯誤。這就是為什麼裝置只在訊雜比很高時——靠近路由器——才用密集的 QAM(比如 1024-QAM),而當你走遠、雜訊開始佔上風時就降到稀疏的 QAM(16-QAM 甚至更簡單)。你能用的星座,由你的 SNR 直接決定,這正是夏農容量公式以看得見、摸得著的物理形式呈現。
16-QAM 把 16 個點排成 4×4 的格子;承載位元 1011 的符元是其中一個特定點。雜訊把收到的點稍微推開,但只要它仍最接近那同一個點,接收端就照樣讀出 1011。一旦推進到 256-QAM,點變得密 16 倍——每個點的雜訊餘裕小得多。
星座點越多 = 每符元位元越多,但每個點能容忍的雜訊就越少。
廣告上的高 QAM 數字(「最高 1024-QAM!」)只有在訊號強而乾淨時才達得到。在有牆與干擾的真實居家裡,裝置大多時間都用低得多的 QAM,所以那個頭條速度很少能持續。