802.11n标准速率的计算方法

802.11n能够提供600M最大速率的由来无线WiFi技术能够达到的最大速率主要受到编码方式、调制方式、无线频宽等关键指标的影响，作为当前主流的无线WiFi技术，802.11n的最大理论速率能够达到600M，和传统的802.11a/g相比提升了10倍以上。那么哪些关键技术的运用对802.11n的速率提升起到了作用，而这些技术又分别提升了多大量级的速率呢？要搞清楚这个问题，首先还是以802.11g的54M最大速率作为参照来分析。802.11g工作在2.4G频段下，能够支持OFDM和CCK两种调制方式，提供16-QAM、64-QAM和BPSK、QPSK四种编码方式，我们通常说的54M速率就是在2.4G频段下，通过OFDM调制，采用64-QAM编码的情况下实现的。其中影响速率的计算因子如下：1.802.11g采用的OFDM能够提供52个子载波信道（其中只有48个用于数据传输）2.所采用的64-QAM编码方式能够在每个子载波信道通过一次传输过程携带6bit的数据位3.64-QAM编码每次传输提供3/4的码率（即有效数据容量）4.一次传输占用的时间固定为4微秒根据以上的计算因子，802.11g能提供的最大速率计算如下：（1秒/4微秒）×（6bit×48×3/4）=54Mbit/s根据上述计算方法，我们再来看看802.11n是如何通过各项技术来提升最大速率的。1.首先802.11n在11g的基础上对OFDM调制方式进行了优化，将子载波信道的数量从52个提升至56个（其中只有52个用于数据传输），最大速率变成：2.（1秒/4微秒）×（6bit×52×3/4）=58.5Mbit/s3.其次802.11n对64-QAM编码技术进行了优化，将每次传输提供的码率从3/4提升至5/6，最大速率变成：4.（1秒/4微秒）×（6bit×52×5/6）=65Mbit/s5.接着802.11n可以工作的频宽从11g的20MHz变为40MHz，这样OFDM所能提供的子载波信道数量从56个进一步提升为112个，其中用来传输数据的子信道数量为108个，最大速率变成：6.（1秒/4微秒）×（6bit×108×5/6）=135Mbit/s7.另外802.11n在条件允许的基础上（当实际环境中的多径效应较小时）将OFDM两次传输之间的保护间隔时间从11a/b/g的800ns缩短为400ns，这样可以进一步将最大速率提升至150Mbit/s8.最后，由于采用了MIMO技术，通过空间复用技术，在1-4条空间流的环境下最大速率将以150Mbit/s的1-4倍进行增长，即2条空间流达到300Mbit/s、3条空间流达到450Mbit/s、4条空间流达到600Mbit/s。当然，由于802.11n为了向下兼容802.11a/b/g，因此能够支持的调制方式、编码方式、码率以及携带的数据位会有很多种的组合，正是这些组合形成了802.11n众多的接入速率标准。下面两张图中，第一张图是802.11n草案中给出的参数联合及用于一个和两个空间流的数据吞吐率计算结果，对于三个和四个空间流的计算可通过下图的结果，通过简单的乘法运算获得。第二张图是不同的编码方式所对应的码率、携带数据位的对应关系。图1：参数联合及空间流数据吞吐率计算结果（1-2空间流）图2：速率、调制、码率及携带数据位的关系