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最全的wifi协议的速率计算

2022-03-06 18:00:53  阅读:795  来源: 互联网

标签:802.11 FEC 最全 wifi 传输 载波 速率 symbol GI


近期由于工作需要研究了下wifi协议的最大速率,下面分析一下都是如何计算的:

先分析基于OFDM的802.11g,802.11g提出于2003年,据今已有19年的历史,别名wifi 3。

OFDM关键指标:

带宽(BandWidth)

指的是通信占用的频谱宽度,wifi 3 最大为20MHz;

子载波间隔与子载波数量

由于OFDM的信号频谱是由有限的子载波组成的,所以一个关键指标便是,子载波间隔和数量;其中Number of Sub-carrier = BW /(sub-carrier_spacing )

 对 802.11g,

subcarrier_spacing = 312.5 kHz:(Subcarrier Spacing (802.11n/ac/ax/be) (keysight.com))

 

所以802.11g 每个20M channel,可以有20e6/312.5 e3 = 64 sub-carriers;

 

所以802.11g 只有中间的16.25M分布着子载波,共52个。(中间0子载波为DC,是使用了53 carrier,实际占据带宽为OBW - 16.6MHz)

而中间的52个子载波,其中4个做导频子载波(Pilot Subcarriers),它们不传输数据,但是用来把transeiver 和 receiver同步。

剩余52-4 = 48 个子载波称为数据子载波(Data Subcarriers);

调制阶数和symbol代表的bit数(Modulation)

对802.11 a/g,它们最大支持64QAM,在64QAM的星座图上,每个点都代表6bit数据,换句话说,每传输一个64QAM的symbol,就传输了6个bit的二进制码;

 

symbol 传输时间和间隔与符号周期

symbol传输时间,是指一个OFDM symbol所占用的时域上的时间 symbol time, 在802.11g中 symbol time= 3.2us;

在时域上,两个symbol之间的间隔时间t,称为GI - guard interval,直译“守护间隔”;

可以看到,WIFI 3的协议上做了频域和时域的双保护,频域上利用4个空闲的子载波保护频带不受干扰,时域上用GI保护一个symbol 的传输不受干扰。

在802.11g中,最短的GI 0.8us;

符号周期 symbol period = symbol time + GI = 3.2+0.8  = 4us

编码(Coding)

在信号传输过程中,由于噪声和干扰原因,在原码中随机假如有规律产生的纠错码(Error-corrocting code)ECC可以提高信号被解调出来的概率。

在802.11g中,使用的是FEC,前向纠错码,含义为:单方向纠错,从上端往下端纠错,而无反馈,所以称为单向纠错码,使用FEC后,单个symbol不一定是数据symbol,可能被纠错码占据。

对802.11a/g,下表是FEC rate对照表,根据不同的信道环境质量,选择不同的FEC rate; 最优FEC 3/4。

 

 

综上,

带宽 + 子载波间隔 + 调制 + 编码 + 符号周期 

我们可以计算802.11g的最大速率了:

在最短 GI下:802.11g的最大速率为54Mbps

在 0.8 us GI下:802.11g的最大速率为

max Speed = 48 * 6 * (3/4)* [1/(3.2+0.8)]*1e6  =  54 e6 bps = 54 Mbps. 

其中48 个子载波,一个符号承载6 bit数据,只有3/4的symbol为数据symbol,其他为FEC开销,短GI下一个symBol period 为 4us,所以最后要✖1e6。

 

标签:802.11,FEC,最全,wifi,传输,载波,速率,symbol,GI
来源: https://www.cnblogs.com/huasheng2020/p/15972808.html

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