所属方向:L5 PHY 基带。本篇按发射顺序解释:比特怎样被加扰、编码、交织,再映射成星座点;接收端又怎样把星座点还原成软信息和比特。
加扰 Scrambler
- 原理:用一个伪随机序列(Wi‑Fi 用 7 阶线性反馈移位寄存器 )与数据比特异或,打散长串的 0 或 1,避免频谱出现尖峰,也让后续编码和同步的统计特性更均匀。收端用同一个种子解扰。
BCC 二进制卷积码
- 原理:约束长度 7、码率 1/2 的卷积码,通过打孔得到 2/3、3/4、5/6 等码率。接收端用维特比(Viterbi)算法译码。
- 地位:Legacy 时代的主力编码。Wi‑Fi 6 之后只保留在小 RU、低带宽等场景,LDPC 成为主流。
LDPC 低密度奇偶校验码
- 原理:由一个稀疏校验矩阵定义的线性分组码。接收端在校验节点和变量节点之间迭代传递软信息(置信传播 / 最小和算法),性能逼近香农限。
- Wi‑Fi 参数:码长 648 / 1296 / 1944 比特,码率 1/2、2/3、3/4、5/6,采用准循环(QC)结构,便于硬件并行。
- 优势:比 BCC 多约 2 dB 编码增益,高阶 QAM 离不开它。
2×LDPC 更长码字
- 原理(802.11bn 讨论项):在现有最长码字 1944 比特的基础上引入约两倍长度的码字。码字越长,同等码率下的编码增益越高,可以换取约零点几 dB 的链路余量。
- 代价:译码器存储与时延增加。
流解析与交织 Stream Parser / Interleaver
- 流解析:把编码后的比特流按轮转方式分配到各空间流(及频段段落)。
- 交织:BCC 模式下把相邻比特分散到不相邻的子载波和星座位上,防止频率选择性衰落造成连续错误。LDPC 模式改用 LDPC 子载波映射(Tone Mapper),把码字比特分散到不同子载波,效果类似。
QAM 正交幅度调制
- 原理:用载波的幅度和相位(等价于 I、Q 两个正交分量)同时承载信息。‑QAM 每个符号携带 比特。
- Wi‑Fi 演进:BPSK / QPSK / 16 / 64‑QAM(11a/g/n)→ 256‑QAM(11ac)→ 1024‑QAM(11ax,10 bit)→ 4096‑QAM(11be,12 bit)。
- 代价:阶数每翻 4 倍,同等误码率需要的 SNR 约高 6 dB。4096‑QAM 要求发射 EVM 优于约 −38 dB,这对 PA 线性度、相位噪声和 IQ 校准都是硬约束,见 射频损伤与校准。
MCS 调制编码方案
- 原理:调制阶数与码率的组合编号。Wi‑Fi 7 为 MCS 0–13(BPSK 1/2 到 4096‑QAM 5/6),另有 MCS 14(EHT DUP)和 MCS 15(BPSK‑DCM)。速率控制算法根据链路质量在 MCS 之间切换,见 速率控制。
- 峰值速率:大致正比于 带宽 × 空间流数 × 每符号比特数 × 码率 ÷ 符号时长。例如 Wi‑Fi 7 单流 320 MHz、4096‑QAM 5/6、0.8 µs GI 约 2.88 Gbps,8 流约 23 Gbps。
UEQM 非等调制
- 原理(Wi‑Fi 8 / 802.11bn):MIMO 中不同空间流的信噪比往往差异很大(取决于信道矩阵的奇异值)。以前所有流必须用同一个 MCS,强流被弱流拖累;UEQM 允许每个空间流选择不同的调制阶数,更贴近各流的实际容量。
- 代价:信令开销增加,速率控制的搜索空间变大。
星座映射与格雷编码 Gray Mapping
- 原理:相邻星座点只相差 1 个比特。最常见的错误(判到相邻点)因此只造成 1 个比特错误,配合软译码效果最好。
LLR 对数似然比软解调
- 原理:接收端不直接判决 0/1,而是对每个比特计算 ,正负表示倾向,绝对值表示置信度。LDPC 译码器以 LLR 为输入,软信息比硬判决好约 2–3 dB。
- 实现:通常用 Max‑Log 近似,只看离接收点最近的几个星座点。