调制的作用就是把经过编码的数据(一串0和1的随机组合)映射到前面所说帧结构的最小单元:OFDM符号上 。经过调制的信号才能最终发射出去 。
BPSK , QPSK , 16QAM , 64QAM及256QAM星座图
常用的调制方式包括BPSK、QPSK、16QAM , 64QAM和256QAM , 能同时发送的比特数为1个 , 2个 , 4个 , 6个和8个 。Wi-Fi 6可以支持1024QAM , 可同时发送10个比特的数据 , 速率自然大为提升 。
256QAM和1024QAM对比图
可是 , 原始数据在编码时 , 为了纠错而加入了很多的冗余比特 , 真正的有用数据其实只占一部分 。我们考虑上网速率时 , 说的仅仅是有用数据的收发速率 , 冗余比特都在解码的时候丢弃掉了 。
这就要引入码率的概念 , 也即是有用的数据在编码后总数据量中的占比 。如果码率是3/4 , 就是指编码后的数据中 , 3/4是有用数据 , 1/4是后来添加的冗余比特 。
不同的调制方式 , 加上不同的码率 , 就组成了调制编码策略(MCS) 。下表是Wi-Fi 6中的MCS表 , 可以看出最高阶MCS为11 , 对应于1024QAM加5/6的码率 。
Wi-Fi 6 的MCS表
正是通过这些技术的不断演进 , Wi-Fi标准一代代向前 , 速率越来越高 , 让我们更为畅快地上网 。
3. Wi-Fi的上网速率估算Wi-Fi到底能达到多大速率呢?
路由器厂家宣传的Wi-Fi 6可以达到1800Mbps , 3000Mbps , 甚至5400Mbps速率 , 到底是怎么算出来的呢?
要计算Wi-Fi可以达到的峰值速率 , 必须用到前文讲到的几点技术:OFDM , MCS , 以及MIMO 。
OFDM:正交频分多址 , 把整个系统带宽划分为多个正交的子载波 , 划分的粒度越细 , 子载波越多 , 可同时发送的数据就越多 , 速率自然也就越高 。
此外 , OFDM技术最终要把数据打包在一个一个的符号(Symbol)中发送 , 每个符号花的时间越短 , 两个符号之间的间隔(Guard Interval , GI)越小 , 速率也就越高 。
MCS:调制编码策略 , 对速率的影响主要是调制方式和码率这两方面 。无线环境越好 , 可以使用的调制阶数越高 , 单位时间携带的比特数也就越多 , 用于检错纠错的冗余比特也就可以少加一些 , 码率提升 , 有用数据的发送速率自然也就加快了 。
MIMO:也就是通过多根天线 , 在空间中能同时发送的数据流数 。空间流数越多 , 速率越高 。比如 , 4x4MIMO的理论速率是2×2 MIMO两倍 , 效果立竿见影 。
综上 , 单个频段Wi-Fi的峰值速率可以用下面的公式来计算 。跟5G峰值速率的计算类似 , 上述公式也可以用公路系统来类比 。
Wi-Fi 峰值速率计算公式
空间流数相当于多层交通 , 子载波数量相当于每层公路上的多条车道 , 调制阶数相当于路上货车的车厢容积 , 码率相当于给货物增加了包装箱 , OFDM符号时长和符号间隔相当于货车在公路的通行时长再加上发车间隔 。
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