浅谈WiFi不同频段带宽对信号穿透能力的影响

浅谈WiFi不同频段带宽对信号穿透能力的影响

WiFi信号的穿透能力受到频段带宽、调制编码策略（MCS）等级等多种因素的影响。本文将深入探讨不同频段带宽对WiFi信号穿透能力的具体影响，并通过问答形式解答相关技术问题。

MCS（调制编码策略）

相比于802.11a，802.11n中引入了MCS（Modulation and Coding Set）的概念。它集合了调制方式、前向纠错编码、空间流数量等重要参数。

802.11n支持等效调制(Equal Modulation)，意味着所有空间流使用相同的调制方式，对应的MCS等级是8~32；也支持不等效调制(Uequal Modulation)，对于不同的空间流会采取不同的调制方式，因为有可能某一空间流传输的信道条件不好，这样调整调制方式和码率会获得更好的性能。

下面的图片展示了20MHz和40MHz带宽下，一些常见的MCS等级对应的传输速率。

由于频宽不同、调制速度不同，信号穿透能力实际存在差异。举例如20Mhz的穿透能力和80Mhz穿透能力一般情况下是差不多的，这是因为5G射频的设计就是考虑到5Ghz射频大多数情况下都是工作在80Mhz这个频宽的。但是160Mhz的穿透力比80Mhz的穿透能力一般都会少11%以上，原因在于FEM放大芯片的最大功率是恒定的，当频宽变小时，发射功率会增大。另外影响穿透力的还有MCS调制速率。比如我们VC5755这款5G的Wi-Fi 6 FEM芯片的电气特性如下：

我们可以看到在EVM条件完全相同时HE80下的典型功率是+20dBm，而HE160时是+18dBm也就说80Mhz比160Mhz的功率要高11%左右，不仅80Mhz比160Mhz的增益高，更低的调制速率MCS9也能得到更高的功率, MCS0～11使用单条空间流，20M带宽下MCS11速率时，无线速率是143.38Mbps。而当带宽是320M时,无线速率值已达到2401.96Mbps, 附上802.11的MCS速率表：

总的来说WiFi中，同款设备受制于FEM芯片的不变，频宽越大，FEM功率越小，造成穿透力越小带宽和调制等级越高，FEM功率越小，造成穿透力越小。

FAQ

1. 物理层传输速率通过MCS表如何进行计算?

举个例子：对应调制方式为16QAM，编码效率为1/2的速率。同时我们还需要补充的条件是：在802.11a中，数据子载波是48个，OFDM symbol的时间是4us（简单理解成每次传输的时间间隔），16QAM每次可以传输的物理层比特数为4（即2的4次方为16）。即 24Mbps = 484(1/2) / 4us 。每一種速率通過不同的編碼方式，從而達到不同的實際速率。

2. WiFi 信号强度和网速有关系吗？

网速高的时候，信号肯定是比较强的，反之则不一定，需要同时满足，1.信號滿足要求，2.路由發送給節點是以高速率（即高MCS）進行發送數據的。

3. 为什么MCS速率越高传输速度越快?

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。

4.载波频率与信号调制速率到底是什麼关系?

载波频率高低就好像马路的宽度，信号调制速率就好像汽车的宽度。卡车在窄窄的人行道上是开不了的。但是当路足够宽，四车道还是八车道对卡车都沒什麼影响了。

5.IEEE802.11标准有用到调制信号识别技术吗？

没有。