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

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

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

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