第二章：物理层详解
深入解析 WiFi 物理层：频段规划、OFDM 原理、MIMO 技术、PPDU 帧结构及信号处理
2.1 物理层概述
2.1.1 物理层功能
WiFi 物理层 (PHY) 是协议栈的最底层，负责：
- 射频信号收发：将基带数字信号转换为射频信号
- 调制解调：实现数字信号到模拟载波的映射
- 信道编码：添加冗余信息实现错误检测/纠正
- MIMO 处理：多天线空间复用和分集
- OFDM/OFDMA：多载波调制和多址接入
2.1.2 物理层子层
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ WiFi 物理层架构 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ PHY 服务接入点 (SAP) │ │
│ │ (与 MAC 层接口) │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ PLCP 子层 │ │
│ │ (Physical Layer Convergence Procedure) │ │
│ │ ──────────────────────────────── │ │
│ │ 功能： │ │
│ │ ├─ 将 MAC 帧转换为 PHY 帧 (PPDU) │ │
│ │ ├─ 添加前导码 (Preamble) │ │
│ │ ├─ 添加物理层头部 (PHY Header) │ │
│ │ └─ 载波侦听 (CCA) │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ PMD 子层 │ │
│ │ (Physical Medium Dependent) │ │
│ │ ──────────────────────────────── │ │
│ │ 功能： │ │
│ │ ├─ 调制解调 (BPSK/QPSK/QAM) │ │
│ │ ├─ 编码解码 (BCC/LDPC) │ │
│ │ ├─ MIMO 预编码 │ │
│ │ ├─ OFDM/OFDMA 处理 │ │
│ │ └─ RF 收发 (2.4/5/6 GHz) │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────┐ │
│ │ 无线媒体 │ │
│ │ (Wireless) │ │
│ └─────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.2 OFDM 原理
2.2.1 OFDM 基本概念
正交频分复用 (OFDM) 原理：
| OFDM 核心思想：
├─ 将高速数据流分割为多个低速子流
├─ 每个子流调制到正交的子载波上
├─ 并行传输，提高频谱效率
└─ 抗多径干扰能力强
传统 FDM vs OFDM:
传统 FDM:
频率
│ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐
│ │ │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │
│────┘ └─────┘ └─────┘ └────
│ 保护频带
└──────────────────────────► 时间
频谱利用率低，需要保护频带
OFDM:
频率
│ ╱│╲ ╱│╲ ╱│╲ ╱│╲
│ ╱ │ ╲ ╱ │ ╲ ╱ │ ╲ ╱ │ ╲
│──╱──│──╲──│──╲──│──╲──│──╲──
│ │ ╲ ╱ ╲ ╱ ╲ ╱ │
│ │ │ │ │ │
└──────────────────────────► 时间
子载波正交重叠，频谱利用率高
|
2.2.2 WiFi OFDM 参数
802.11a/g/n/ac/ax OFDM 参数对比：
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ WiFi OFDM 参数对比 │
├──────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬──────┤
│ 参数 │802.11a/g│ 802.11n │802.11ac │ 802.11ax│ 单位 │
├──────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼──────┤
│ 信道带宽 │ 20 │ 20/40 │ 20/80/160│20-160 │ MHz │
│ FFT 大小 │ 64 │ 64/128 │ 256/512 │ 256 │ 点 │
│ 数据子载波│ 48 │ 52/108 │ 234/468 │ 234 │ 个 │
│ 导频子载波│ 4 │ 4/6 │ 8 │ 8 │ 个 │
│ 空子载波 │ 12 │ 12/14 │ 14 │ 14 │ 个 │
│ 子载波间隔│ 312.5 │ 312.5 │ 312.5 │ 78.125 │ kHz │
│ 符号周期 │ 4 │ 4 │ 4 │ 12.8 │ μs │
│ 保护间隔 │ 0.8/0.4 │ 0.8/0.4 │ 0.8/0.4 │0.8/1.6/3.2│ μs │
└──────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴──────┘
|
20 MHz 信道 OFDM 频谱结构 (802.11a/g/n)：
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 20 MHz OFDM 子载波分配 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 子载波索引：-32 to +31 (共 64 个) │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ -32 -26 -1 0 1 26 31 │ │
│ │ │ │..........│...│...│..........│ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ 保护│ 数据 │导 │ DC│ 数据 │保护│ │ │
│ │ 子载波│ 子载波 │频 │子 │ 子载波 │子载波│ │ │
│ │ (6) │ (48) │(4)│载 │ (48) │ (6) │ │ │
│ │ │ │ │波 │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │◄── 20 MHz 总带宽 ──►│ │ │ │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 子载波频率计算： │
│ f(k) = f_center + k × Δf │
│ 其中： │
│ ├─ f_center: 信道中心频率 │
│ ├─ k: 子载波索引 (-26 to -1, 1 to 26) │
│ └─ Δf: 子载波间隔 (312.5 kHz) │
│ │
│ 例如信道 36 (中心频率 5180 MHz): │
│ ├─ 子载波 -26: 5180 - 26×0.3125 = 5171.875 MHz │
│ └─ 子载波 +26: 5180 + 26×0.3125 = 5188.125 MHz │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.2.3 OFDM 符号结构
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ OFDM 符号时域结构 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 完整 OFDM 符号： │
│ │
│ ┌──────────────┬─────────────────────────────────┐ │
│ │ 循环前缀 │ OFDM 数据部分 │ │
│ │ (CP/GI) │ (IDFT 输出) │ │
│ │ 0.8 μs │ 3.2 μs │ │
│ │ │ │ │
│ │ ┌──────────┐│──────────────────────────────────│ │
│ │ │ ││ │ │
│ │ │ 复制 ││ 64 点 IDFT 输出 │ │
│ │ │ 尾部 ││ (采样率 20 MHz) │ │
│ │ │ 16 点 ││ 64 点 = 3.2 μs │ │
│ │ │ ││ │ │
│ │ └──────────┘│──────────────────────────────────│ │
│ │ │ │ │
│ └──────────────┴─────────────────────────────────┘ │
│ ◄──────────── 完整符号：4 μs ──────────────────► │
│ │
│ 采样点数 (20 MHz, 64 点 FFT): │
│ ├─ 数据部分：64 点 (3.2 μs @ 20 MHz) │
│ ├─ 循环前缀：16 点 (0.8 μs @ 20 MHz) │
│ └─ 总计：80 点 (4 μs) │
│ │
│ 循环前缀作用： │
│ ├─ 消除符号间干扰 (ISI) │
│ ├─ 将线性卷积转换为循环卷积 │
│ └─ 简化频域均衡 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.2.4 OFDM 调制解调流程
发送端 OFDM 调制：
| // OFDM 调制器顶层模块
module wifi_ofdm_transmitter (
input wire clk, // 系统时钟 (80/160 MHz)
input wire reset_n, // 复位
input wire [47:0] tx_data, // 48 个数据子载波 (每符号)
input wire [3:0] pilot_data, // 4 个导频子载波
input wire tx_enable, // 发送使能
output wire [11:0] dac_i, // DAC I 路输出
output wire [11:0] dac_q, // DAC Q 路输出
output wire tx_valid // 数据有效
);
// 1. 子载波映射 (包括导频插入)
wire [63:0] freq_domain;
subcarrier_mapper u_mapper (
.data(tx_data),
.pilot(pilot_data),
.freq_domain(freq_domain)
);
// 2. 64 点 IFFT
wire [11:0] time_domain [0:63];
ifft_64 u_ifft (
.clk(clk),
.reset_n(reset_n),
.freq_in(freq_domain),
.time_out(time_domain),
.enable(tx_enable)
);
// 3. 添加循环前缀
wire [11:0] with_cp [0:79];
cp_adder u_cp (
.clk(clk),
.reset_n(reset_n),
.time_in(time_domain),
.time_out(with_cp),
.enable(tx_enable)
);
// 4. 并串转换
reg [11:0] serial_i, serial_q;
reg [6:0] sample_count;
always @(posedge clk or negedge reset_n) begin
if (!reset_n) begin
sample_count <= 7'd0;
serial_i <= 12'd0;
serial_q <= 12'd0;
end else if (tx_enable) begin
// 输出 I/Q 采样
serial_i <= with_cp[sample_count][11:0];
serial_q <= with_cp[sample_count + 32][11:0]; // Q 路相移 90°
sample_count <= sample_count + 1'b1;
end
end
assign dac_i = serial_i;
assign dac_q = serial_q;
assign tx_valid = (sample_count < 80);
endmodule
|
接收端 OFDM 解调：
| // OFDM 解调器顶层模块
module wifi_ofdm_receiver (
input wire clk,
input wire reset_n,
input wire [11:0] adc_i, // ADC I 路输入
input wire [11:0] adc_q, // ADC Q 路输入
input wire rx_enable, // 接收使能
output wire [47:0] rx_data, // 48 个数据子载波
output wire [3:0] pilot_data,// 4 个导频子载波
output wire rx_valid
);
// 1. 串并转换
reg [11:0] samples [0:79];
reg [6:0] sample_count;
// 2. 去除循环前缀
wire [11:0] time_domain [0:63];
// 3. 64 点 FFT
wire [11:0] freq_domain [0:63];
fft_64 u_fft (
.clk(clk),
.reset_n(reset_n),
.time_in(time_domain),
.freq_out(freq_domain),
.enable(rx_enable)
);
// 4. 子载波解映射 (提取数据和导频)
subcarrier_demapper u_demapper (
.freq_domain(freq_domain),
.data(rx_data),
.pilot(pilot_data),
.valid(rx_valid)
);
endmodule
|
2.3 MIMO 技术
2.3.1 MIMO 基本原理
多输入多输出 (MIMO) 原理：
| MIMO 系统模型：
发射端 信道 接收端
│ │ │
▼ ▼ ▼
┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐
│ s1 │───────┐ │ h11 │ ┌───────►│ y1 │
└─────┘ │ │ h21 │ │ └─────┘
│ └─────┘ │
┌─────┐ │ ┌───────────────┐ │ ┌─────┐
│ s2 │───────┼───►│ 信道矩阵 H │◄───┼────────│ y2 │
└─────┘ │ │ │ │ └─────┘
│ │ h11 h12 ... │ │
┌─────┐ │ │ h21 h22 ... │ │ ┌─────┐
│ s3 │───────┘ │ ... ... ... │ │ │ y3 │
└─────┘ └───────────────┘ │ └─────┘
│
Nt 个发射天线 │ Nr 个接收天线
│
数学模型：
y = H × s + n
其中：
├─ y: Nr×1 接收向量
├─ H: Nr×Nt 信道矩阵
├─ s: Nt×1 发送向量
└─ n: Nr×1 噪声向量
|
2.3.2 MIMO 工作模式
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ MIMO 工作模式 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 1. 空间复用 (Spatial Multiplexing) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 发射 接收 │ │
│ │ ┌───┐ ┌───┐ │ │
│ │ │s1 │───────────►│y1 │ │ │
│ │ ├───┤ 独立 ├───┤ │ │
│ │ │s2 │───────────►│y2 │ │ │
│ │ └───┘ 数据流 └───┘ │ │
│ │ │ │
│ │ 特点： │ │
│ │ ├─ 多个独立数据流同时传输 │ │
│ │ ├─ 容量提升 N 倍 (N=min(Nt,Nr)) │ │
│ │ └─ 需要良好的信道条件 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 2. 发射分集 (Transmit Diversity) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 发射 接收 │ │
│ │ ┌───┐ ┌───┐ │ │
│ │ │ s │────┬──────►│ y │ │ │
│ │ │ │ │ └───┘ │ │
│ │ └───┘ │ │ │
│ │ │ │ │
│ │ ┌───┐ │ │ │
│ │ │ s │────┘ │ │
│ │ └───┘ │ │
│ │ (相同数据的不同编码版本) │ │
│ │ │ │
│ │ 特点： │ │
│ │ ├─ 提高链路可靠性 │ │
│ │ ├─ 对抗衰落 │ │
│ │ └─ 适用于信道条件差的场景 │ │
│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 3. 波束赋形 (Beamforming) │
│ ┌─────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 发射 接收 │ │
│ │ ┌───┐ │ │
│ │ │ │───────╲ │ │
│ │ ├───┤ ╲ 定向波束 │ │
│ │ │ │─────────╲───► │ │
│ │ └───┘ ╲ │ │
│ │ ┌───┐ ╲ │ │
│ │ │ │───────────╲ │ │
│ │ └───┘ │ │
│ │ │ │
│ │ 特点： │ │
│ │ ├─ 能量集中到目标方向 │ │
│ │ ├─ 提高信噪比和覆盖范围 │ │
│ │ └─ 需要信道状态信息 (CSI) │ │
│ └─────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.3.3 WiFi MIMO 演进
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ WiFi MIMO 技术演进 │
├──────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬──────┤
│ 标准 │ 802.11n │802.11ac │802.11ax │802.11be │ 说明 │
│ (WiFi) │(WiFi 4) │(WiFi 5) │(WiFi 6) │(WiFi 7) │ │
├──────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼──────┤
│ MIMO 类型 │ SU-MIMO│ MU-MIMO │OFDMA+ │ MLO+ │ │
│ │ │ (下行) │ MU-MIMO │ MU-MIMO │ │
│ 最大天线 │ 4×4 │ 8×8 │ 8×8 │ 16×16 │ │
│ 最大空间流│ 4 │ 8 │ 8 │ 16 │ │
│ 波束赋形 │ 可选 │ 必需 │ 增强 │ 增强 │ │
│ 信道探测 │ 隐式 │ 显式 │ 显式 │ 增强 │ │
└──────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴──────┘
SU-MIMO (单用户 MIMO):
└─ 一个 AP 同时服务一个 STA
MU-MIMO (多用户 MIMO):
├─ 下行 MU-MIMO (802.11ac Wave 2)
│ └─ AP 同时向多个 STA 发送数据
├─ 上行 MU-MIMO (802.11ax)
│ └─ 多个 STA 同时向 AP 发送数据
└─ 需要精确的信道状态信息和预编码
MLO (多链路操作，802.11be):
└─ 同时在多个频段 (2.4/5/6 GHz) 建立链路
|
2.3.4 预编码技术
奇异值分解 (SVD) 预编码：
| 信道矩阵分解：
H = U × Σ × V^H
其中：
├─ U: Nr×Nr 左奇异向量矩阵 (接收端)
├─ Σ: Nr×Nt 对角矩阵 (奇异值)
├─ V: Nt×Nt 右奇异向量矩阵 (发射端)
└─ V^H: V 的共轭转置
预编码过程：
┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ 原始数据 ──► 预编码 (V) ──► 信道 H ──► 解码 (U^H) ──► 恢复数据│
│ │
│ 数学推导： │
│ y = H × V × s + n │
│ = U × Σ × V^H × V × s + n │
│ = U × Σ × s + n │
│ │
│ 接收端处理： │
│ ŝ = U^H × y │
│ = U^H × U × Σ × s + U^H × n │
│ = Σ × s + n' │
│ │
│ 结果：MIMO 信道分解为多个并行的 SISO 信道 │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.4 PPDU 帧结构
2.4.1 非 HT PPDU (802.11a/g)
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 非 HT PPDU 帧结构 (802.11a/g) │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ┌──────────┬──────────┬──────────┬─────────────────┐ │
│ │ L-STF │ L-LTF │ L-SIG │ Data │ │
│ │ 短训练 │ 长训练 │ 信号字段 │ 数据部分 │ │
│ │ 8 μs │ 8 μs │ 4 μs │ 可变长度 │ │
│ └──────────┴──────────┴──────────┴─────────────────┘ │
│ ◄──────────────── 前导码 ──────────────► │
│ │
│ L-STF (Legacy Short Training Field): │
│ ├─ 用途：包检测、AGC 设置、粗频偏估计 │
│ ├─ 结构：10 个重复的 0.8 μs 短符号 │
│ └─ 频域：12 个非零子载波 (每隔 4 个) │
│ │
│ L-LTF (Legacy Long Training Field): │
│ ├─ 用途：细频偏估计、信道估计 │
│ ├─ 结构：2 个重复的 3.2 μs 长符号 + 1.6 μs 循环前缀 │
│ └─ 频域：52 个非零子载波 (全部数据 + 导频) │
│ │
│ L-SIG (Legacy SIGNAL Field): │
│ ├─ 用途：传输速率、帧长度信息 │
│ ├─ 结构：1 个 OFDM 符号 (48 数据 bit + 尾 bit) │
│ └─ 调制：BPSK, 编码率 1/2 │
│ │
│ Data: │
│ ├─ SERVICE 字段 (16 bit) │
│ ├─ PSDU (MAC 帧) │
│ ├─ 尾 bit (6 bit, 归零) │
│ └─ Pad bit (填充到 OFDM 符号边界) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.4.2 HT PPDU (802.11n)
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ HT PPDU 帧结构 (802.11n) │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ┌──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬─────┐ │
│ │ L-STF │ L-LTF │ L-SIG │ HT-SIG │HT-STF│ │
│ │ 8 μs │ 8 μs │ 4 μs │ 8 μs │4 μs │ │
│ └──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴─────┘ │
│ │ │
│ ┌────────────────────┴──────────┬──────────┬─────────┐│
│ │ HT-LTF(s) │ HT-SIG │ Data ││
│ │ 可变长度 (每符号 4μs) │ (可选) │ 可变 ││
│ └───────────────────────────────┴──────────┴─────────┘│
│ │
│ HT-SIG (High Throughput SIGNAL): │
│ ├─ 用途：MIMO 配置、调制编码方案、帧长度 │
│ ├─ 结构：2 个 OFDM 符号 │
│ └─ 调制：BPSK, 编码率 1/2 │
│ │
│ HT-STF (High Throughput Short Training): │
│ ├─ 用途：MIMO 情况下的 AGC 设置 │
│ └─ 结构：根据空间流数量调整 │
│ │
│ HT-LTF (High Throughput Long Training): │
│ ├─ 用途：MIMO 信道估计 │
│ └─ 数量：等于空间流数量 (1-4 个) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.4.3 VHT PPDU (802.11ac)
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ VHT PPDU 帧结构 (802.11ac) │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ┌──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬─────┐ │
│ │ L-STF │ L-LTF │ L-SIG │VHT-SIG-A │VHT-STF│ │
│ │ 8 μs │ 8 μs │ 4 μs │ 8 μs │4 μs │ │
│ └──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴─────┘ │
│ │ │
│ ┌────────────────────┴──────────┬──────────┬─────────┐│
│ │ VHT-LTF(s) │VHT-SIG-B │ Data ││
│ │ (可变长度) │ (4 μs) │ 可变 ││
│ └───────────────────────────────┴──────────┴─────────┘│
│ │
│ VHT-SIG-A: │
│ ├─ 用途：带宽、MCS、空间流数、编码类型 │
│ ├─ 结构：2 个 OFDM 符号 │
│ └─ 调制：BPSK (第一符号), QBPSK (第二符号) │
│ │
│ VHT-SIG-B: │
│ ├─ 用途：每用户帧长度、MCS │
│ └─ 结构：1 个 OFDM 符号 (MU-MIMO 时多用户独立) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.4.4 HE PPDU (802.11ax)
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ HE PPDU 帧结构 (802.11ax / WiFi 6) │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ ┌──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬─────┐ │
│ │ L-STF │ L-LTF │ L-SIG │RL-SIG │HE-SIG│ │
│ │ 8 μs │ 8 μs │ 4 μs │ 4 μs │A/B │ │
│ └──────────┴──────────┴──────────┴──────────┴─────┘ │
│ │ │
│ ┌────────────────────┴──────────┬──────────┬─────────┐│
│ │ HE-STF/LTF │ PE-DIS │ Data ││
│ │ (可变长度) │ (可选) │ 可变 ││
│ └───────────────────────────────┴──────────┴─────────┘│
│ │
│ 新特性： │
│ ├─ RL-SIG: 重复 L-SIG，用于自动检测 HE PPDU │
│ ├─ HE-SIG-A: 公共控制信息 (1-2 符号) │
│ ├─ HE-SIG-B: 用户特定信息 (OFDMA 资源分配) │
│ ├─ HE-STF: 改进的短训练字段 │
│ └─ HE-LTF: 高效长训练字段 (支持更多空间流) │
│ │
│ OFDMA 资源单元 (RU): │
│ ├─ RU26: 26 子载波 (最小单位) │
│ ├─ RU52: 52 子载波 │
│ ├─ RU106: 106 子载波 │
│ ├─ RU242: 242 子载波 (整个 20 MHz) │
│ └─ RU484/996: 40/80 MHz │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.5 射频规格
2.5.1 发射机规格
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ WiFi 发射机规格要求 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 发射功率限制 (FCC): │
│ ├─ 2.4 GHz: 最大 30 dBm (1 W) EIRP │
│ ├─ 5 GHz (UNII-1): 最大 17 dBm │
│ ├─ 5 GHz (UNII-2/3): 最大 30 dBm │
│ └─ 6 GHz: 最大 30 dBm (LPI), 36 dBm (Standard) │
│ │
│ 发射机 EVM (误差矢量幅度): │
│ ┌────────────┬─────────────────────────────────┐ │
│ │ 调制方式 │ 最大 EVM (dB) │ │
│ ├────────────┼─────────────────────────────────┤ │
│ │ BPSK │ -5 dB │ │
│ │ QPSK │ -8 dB │ │
│ │ 16-QAM │ -13 dB │ │
│ │ 64-QAM │ -16 dB │ │
│ │ 256-QAM │ -19 dB │ │
│ │ 1024-QAM │ -22 dB │ │
│ │ 4096-QAM │ -25 dB │ │
│ └────────────┴─────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 频谱模板 (20 MHz): │
│ ├─ 0-11 MHz: 0 dBr (参考) │
│ ├─ 11-20 MHz: -20 dBr │
│ ├─ 20-30 MHz: -28 dBr │
│ └─ >30 MHz: -40 dBr │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
|
2.5.2 接收机规格
| ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐
│ WiFi 接收机规格要求 │
├─────────────────────────────────────────────────────────┤
│ │
│ 接收灵敏度 (最小输入电平): │
│ ┌────────────┬─────────────────────────────────┐ │
│ │ 调制编码 │ 灵敏度 (dBm) │ │
│ ├────────────┼─────────────────────────────────┤ │
│ │ BPSK 1/2 │ -82 dBm (20 MHz) │ │
│ │ QPSK 1/2 │ -79 dBm │ │
│ │ 16-QAM 1/2│ -76 dBm │ │
│ │ 64-QAM 2/3│ -70 dBm │ │
│ │ 64-QAM 3/4│ -68 dBm │ │
│ │ 256-QAM 3/4│ -64 dBm │ │
│ │ 1024-QAM 3/4│-60 dBm │ │
│ └────────────┴─────────────────────────────────┘ │
│ │
│ 邻道抑制： │
│ ├─ 相邻信道 (±20 MHz): ≥ 16 dB │
│ ├─ 相隔信道 (±40 MHz): ≥ 32 dB │
│ └─ 更远信道：≥ 40 dB │
│ │
│ 最大输入电平： │
│ └─ ≥ -30 dBm (10% PER) │
│ │
└─────────────────────────────────────────────────────────┘
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2.6 本章小结
本章详细介绍了 WiFi 物理层的各个方面：
- 物理层架构：PLCP 和 PMD 子层功能
- OFDM 原理：子载波分配、符号结构、调制解调流程
- MIMO 技术：空间复用、分集、波束赋形、预编码
- PPDU 帧结构：非 HT/HT/VHT/HE 各种帧格式
- 射频规格：发射功率、EVM、接收灵敏度
下一章将深入讲解编码解码原理，包括卷积码、LDPC、交织等技术。
上一章：01-WiFi 协议栈概述
下一章：03-编码解码原理