WIFI各种PHY速率

最新推荐文章于 2025-09-13 09:39:13 发布

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本文介绍了WIFI PHY的速率，强调实际WIFI速率需要考虑MAC效率。以802.11n为例，其MAC效率为70%，实际最大速率可达420Mbps，是PHY速率600Mbps的70%。

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IEEE standard	Speed	Frequency band
802.11	最大2 Mbps	2.4 GHz
802.11a	最大54 Mbps	5 GHz
802.11b	最大11 Mbps	2.4 GHz
802.11g	最大54 Mbps	2.4 GHz
802.11n	最大600Mbps(4x4,40Mhz,SGI)	5 GHz
802.11ac	最大6.933Gbps(8x8,160Mhz,SGI)	5 GHz
802.11ad	最大7Gbps	60 GHz

上表中的速率都是WIFI PHY的速率，实际的WIFI速率还要乘以MAC的效率。

e.g.

802.11n MAC效率可达70%, 所以11n设备实际速率可达：600Mbps X 70% = 420Mbps

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### Wi-Fi物理层（PHY）帧结构详解 Wi-Fi的物理层（PHY）帧结构是无线通信的基础，决定了数据如何在无线介质上传输。Wi-Fi的PHY帧结构主要包括以下几个部分：**前导码（Preamble）**、**物理层头部（PLCP Header）**、**数据部分（Payload）**以及**尾部（Tail）**。不同Wi-Fi标准（如802.11a/b/g/n/ac/ax）在帧结构上略有差异，但基本组成保持一致。 #### 1. 前导码（Preamble）前导码用于接收端进行同步和信道估计，通常由**短训练字段（Short Training Field, STF）**和**长训练字段（Long Training Field, LTF）**组成。STF用于自动增益控制（AGC）和粗略的频率偏移估计，LTF用于精细的信道估计和频率同步。 #### 2. 物理层头部（PLCP Header） PLCP（Physical Layer Convergence Procedure）头部包含传输速率、数据长度等信息，使接收端能够正确解析后续的数据内容。在802.11a/g中，PLCP头部包含**速率字段（Rate）**、**长度字段（Length）**、**奇偶校验位（Parity）**和**服务字段（Service）**。 #### 3. 数据部分（Payload）数据部分承载的是来自MAC层的有效载荷，包括**MAC头部**、**数据负载**以及**帧校验序列（FCS）**。这部分数据在发送前会经过加扰、编码和调制等处理。 #### 4. 尾部（Tail）尾部通常由零填充比特组成，用于卷积编码器的归零操作，确保解码过程的正确性。 ### Wi-Fi物理层帧的工作原理 Wi-Fi的物理层帧在传输过程中经历多个处理步骤，包括： 1. **加扰（Scrambling）**：数据在发送前会经过加扰处理，以避免长串的连续相同比特，提高传输的鲁棒性。 2. **编码（Encoding）**：采用前向纠错编码（如BCC或LDPC），提高数据的可靠性。 3. **调制（Modulation）**：根据当前信道条件和设备能力选择适当的调制方式（如BPSK、QPSK、16-QAM、64-QAM等）。 4. **空间流映射（Spatial Mapping）**：在MIMO系统中，数据会被分配到多个空间流上，以提高传输速率。 5. **IFFT变换**：在OFDM系统中，数据通过IFFT（逆快速傅里叶变换）转换为时域信号。 6. **前导码添加**：添加STF和LTF，用于接收端的同步和信道估计。 7. **发射**：经过DAC转换和射频调制后，信号通过天线发射出去。接收端则进行相应的逆过程，包括同步、信道估计、解调、解码等步骤，最终恢复出原始数据。 ### Wi-Fi 6（802.11ax）中的PHY帧结构优化 Wi-Fi 6引入了**正交频分多址（OFDMA）**和**多用户MIMO（MU-MIMO）**技术，其物理层帧结构也相应进行了优化。例如，HE-SIG-A和HE-SIG-B字段用于多用户场景下的资源分配和控制信息传输，提升了高密度环境下的频谱效率[^2]。 ```python # 示例：Wi-Fi帧结构的基本解析（简化版） class WiFiPhyFrame: def __init__(self, preamble, plcp_header, payload, tail): self.preamble = preamble self.plcp_header = plcp_header self.payload = payload self.tail = tail def decode(self): # 解码流程示意 print("Decoding Preamble for synchronization...") print("Parsing PLCP Header for rate and length info...") print("Processing Payload data...") print("Verifying Tail for correct decoding...") # 创建一个Wi-Fi帧实例 wifi_frame = WiFiPhyFrame( preamble="STF + LTF", plcp_header={"rate": "6 Mbps", "length": "1500 bytes"}, payload="MAC Header + Data + FCS", tail="Zero Padding" ) wifi_frame.decode() ```