Wi-Fi、4G、5G的物理层技术

一、Wi-Fi系列(WiFi 0/1/2/3/4/5/6/7)

1.1、发展历程

Wi-Fi、4G、5G的物理层技术_第1张图片

时间轴 通信标准 支持频段 信道宽度 传输速率 是否兼容其他协议标准
1999 802.11a 5GHz 20MHz 54Mbit/s 不兼容
1999 802.11b 2.4GHz 20MHz 11Mbit/s 不兼容
2003 802.11g 2.4GHz 20MHz 54Mbit/s 兼容802.11b
2009 802.11n 2.4G&5GHz 20/40MHz 300/450/600Mbit/s 兼容802.11a/b/g
2013 802.11ac 5GHz 80/160MHz 433/867/1730Mbit/s 兼容802.11a/n
2019 802.11ax 2.4G&5GHz 20/40/80/160MHz 574/860/1147/2402/3603/4804Mbit/s 兼容802.11a/b/g/n/ac

1.2、带宽分配

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Wi-Fi、4G、5G的物理层技术_第3张图片
在这里插入图片描述
320MHz信道化: 由6GHz的任意2个连续160MHz组成,包含2种类型:

  • 320MHz-1(信道号为 31, 95, 159)
  • 320MHz-2(信道号为 63, 127, 191)

新的 6GHz 频段 (5925-7125 MHz),宽度为 1.2 GHz,可容纳 3 或 6 个 320MHz 的频带,4 个 240MHz 的频带,7 个 160MHz 的频带,或 14 个 80MHz 的频带。支持首选扫描信道 (PSC) 的通道 (5, 21, 37, 53, 69, 85, 101, 117, 133, 149, 165, 181, 197) , 进行快速被动扫描。

1.3、 Wi-Fi 物理层调制方式

Wi-Fi 0  802.11b  DSSS
Wi-Fi 1  802.11b  HR/DSSS
Wi-Fi 2  802.11a  OFDM
Wi-Fi 3  802.11g  ERP
Wi-Fi 4  802.11n  HT
Wi-Fi 5  802.11ac VHT
Wi-Fi 6  802.11ax HE
Wi-Fi 7  802.11be EHT

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1.4、详细介绍

名称 介绍
IEEE 802.11 IEEE 802.11是针对Wi-Fi技术制定的一系列标准,第一个版本发表于1997年,其中定义了介质访问接入控制层和物理层。物理层定义了工作在2.4GHz的ISM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式,总数据传输速率设计为2Mbit/s。
IEEE 802.11a、IEEE 802.11b 1999年加上了两个补充版本:802.11a定义了一个在5GHz ISM频段上的数据传输速率可达54Mbit/s的物理层,802.11b定义了一个在2.4GHz的ISM频段上但数据传输速率高达11Mbit/s的物理层。
IEEE 802.11g 802.11g在2003年7月被通过,其载波的频率为2.4GHz(跟802.11b相同),传输速率达54Mbit/s。802.11g的设备向下与802.11b兼容。其后有些无线路由器厂商因应市场需要而在IEEE 802.11g的标准上另行开发新标准,并将理论传输速度提升至108Mbit/s或125Mbit/s。
IEEE 802.11n IEEE 802.11n是2004年1月时IEEE宣布组成一个新的单位来发展的新的802.11标准,于2009年9月正式批准,最大传输速度理论值为600Mbit/s,并且能够传输更远的距离。
IEEE 802.11ac 移动业务的快速发展和高密度接入对 Wi-Fi 网络的带宽提出了更高的要求,在2013 年发布的 802.11ac 标准引入了更宽的射频带宽(提升至 160MHz)和更高阶的调制技术(256-QAM),传输速度高达 1.73Gbps,进一步提升 Wi-Fi 网络吞吐量。2015 年发布了 802.11ac wave2 标准,将波束成形和 MU-MIMO 等功能推向主流,提升了系统接入容量。但遗憾的是 802.11ac 仅支持 5GHz 频段的终端,削弱了 2.4GHz 频段下的用户体验。
IEEE 802.11ax 下一代Wi-Fi需要解决更多终端的接入导致整个Wi-Fi网络效率降低的问题,2019 年正式推出的802.11ax标准引入上行 MU-MIMO、OFDMA 频分复用、1024-QAM 高阶编码等技术,将从频谱资源利用、多用户接入等方面解决网络容量和传输效率问题。目标是在密集用户环境中将用户的平均吞吐量相比如今的 Wi-Fi 5 提高至少4 倍,并发用户数提升 3 倍以上,因此,Wi-Fi 6(802.11ax)也被称为高效无线(HEW)。

二、 4G、5G

2.1、带宽

  • LTE支持6种不同系统带宽(1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz);
  • 5G(NR)支持从5MHz~400MHz的小区带宽;

2.2、物理层调制方式

都是 OFDM

参考文献:

1、 https://www.elecfans.com/tongxin/rf/202212221964512.html
2、https://info.support.huawei.com/network/ptmngsys/Web/ONT_Basics/zh/htmlfiles/wifi_communication_standard.html

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