Для передачи информации между смартфоном и базовой станцией используются радиоволны. Процесс кодирования информации в радиосигнале называется модуляцией и именно о нём мы сегодня и поговорим.
Каждый пользователь сотовой связи интуитивно догадывается что в сигнале, который получает его смартфон зашифрованы те самые "0" и "1", которыми кодируется информация. Всё верно, любую информацию в оцифрованном виде можно представить в двоичном коде.
Это относится к голосу, изображению, видео, тексту. В двоичном коде или как ещё называют цифровом виде информацию удобно хранить, обрабатывать и что важно для нас - связистов передавать.
Чтобы лучше понять термин модуляция нам нужно ввести ещё одно понятие - несущая частота. Это сигнал который переносит информацию. Проще всего сравнить её с осликом, который несёт груз на спине. Грузом как раз и является информацией. А процесс погрузки - это модуляция.
Процесс изменения параметров несущего сигнала информационным потоком называется модуляцией. А какие параметры есть у сигнала? Основных всего 3: это амплитуда (то есть мощность), частота (количество колебаний в секунду) и фаза (с какого уровня начинается сигнал).
Самый простой для понимания вариант модуляции - амплитудная. Например, "0" мы кодируем когда несущий сигнал передаётся с низким уровнем, а "1" - с высоким уровнем. Можно ещё проще: "0" - нет сигнала, а "1" - есть сигнал.
Такую модуляцию можно сравнить с фонариком: когда он включен - "1", а выключен "0". Всё просто и понятно, но не эффективно.
Частотный ресурс в радиоэфире очень ограничен. Если бы все мобильные операторы использовали столь примитивную модуляцию, скорости передачи данных у нас были бы хуже, чем в 2G.
Каким образом можно усложнить модуляцию, чтобы передать больше информации? Например, ввести ещё 2 уровня сигнала и кодировать каждым из них не один, а два символа. Первый - "00", второй - "01", третий - "10", а четвёртый - "11". Так мы увеличим эффективность передачи в 2 раза.
Как я уже говорил выше, у сигнала есть ещё 2 параметра: частота и фаза. В телекоммуникационных системах, в том числе, сотовой связи обычно используют комбинации разных типов модуляции, например, амплитудно-фазовая или частотно-фазовая.
Если вы слышали про 16 QAM или 64 QAM, то это как раз амплитудно-фазовая модуляция.
От того насколько сложную схему модуляции поддерживает смартфон и базовая станция непосредственно зависит эффективность передачи данных, а в конечном счёте скорость передачи данных.