WiFi带宽进化论：从20MHz到320MHz（WiFi7）

WiFi带宽进化论。

WiFi7时代，带宽数量扩展到5个:20/40/80/160/320MHz。​对比早期的802.11a/g，有效子载波数量占比从81%提高到97%，频带边缘空子载波占比从17%降低到0.6%。效率提高到同时，也为滤波器带来了巨大挑战。

时间来到WiFi7时代，WiFi带宽数量扩展到5个:20/40/80/160/320MHz。 众所周知WiFi和4G/5G/6G中采用的OFDM信号中包含有效子载波（蓝色数据红色导频）和一些空子载波（直流DC附近和频带边缘的黑叉）。从802.11a到WiFi7，有效子载波相对于信道带宽占比从81%提高到97%，频带边缘空子载波占比从17%降低到0.6%。效率提高到同时，也为滤波器件带来了巨大挑战。

下面首先来计算不同WiFi标准的20MHz带宽时的子载波占比。然后再介绍不同WiFi标准如何将20MHz带宽扩展到更宽。

有效子载波数量=

数据子载波数量+导频子载波数量

有效子载波占比=

有效子载波数量/FFT点数

频带边缘空载波数量=

FFT点数-有效子载波数量-DC空载波数量

频带边缘空载波占比=

频带边缘空载波数量/FFT点数

首先来看20M带宽的情况：

802.11a/g

有效子载波数量=48+4=52

有效子载波占比=52/64=81%

频带边缘空载波数量=64-52-1=11

频带边缘空载波占比=11/64=17%

802.11n（WiFi4）

有效子载波数量=52+4=56

有效子载波占比=56/64=88%

频带边缘空载波数量=64-56-1=7

频带边缘空载波占比=7/64=11%

802.11ac（WiFi5）

有效子载波数量=52+4=56

有效子载波占比=56/64=88%

频带边缘空载波数量=64-56-1=7

频带边缘空载波占比=7/64=11%

802.11ax（WiFi6，fft由64变为256）

有效子载波数量=234+8=242

有效子载波占比=242/256=95%

频带边缘空载波数量=256-242-3=11

频带边缘空载波占比=11/256=4%

802.11be（WiFi7）

有效子载波数量=234+8=242

有效子载波占比=242/256=95%

频带边缘空载波数量=256-242-3=11

频带边缘空载波占比=11/256=4%

由上面计算不难发现，WiFi4和WiFi5在20M模式下子载波分布相同，WiFi6和WiFi7在20M模式下相同。这是因为自WiFi6起子载波宽度变为之前的1/4。以WiFi5和WiFi6为分界，分别来看他们是如何进行20/40/80/160M信道带宽扩展的。

WiFi5及之前：

20/40/80/160M的有效子载波数量分别为56/114/242/484，占比分别为88/89/95/95%。不难发现20/40/80M的扩展方法和80/160M的扩展方法有所不同。前者有效子载波总是比翻倍略多（56/114/242，逼死强迫症）。后者则恰好翻倍（242/484，极度舒适）。

20/40/80M有效子载波比翻倍略多，是因为带宽加倍时原来带宽的边缘变为现在带宽的中心直流DC处，DC处无需留出频带边缘那么多空载波，因为DC属于带内。20/40/80M的DC空载波数量分别为1/3/3。频带边缘空载波数量分别为7/11/11，相应的占比为11/9/4%。

从80扩展到160时，不再将DC附近子载波充分利用，而是直接把两个80M（含80M中心3个DC空载波）放在上下两个频率段，而160M的DC附近原封不动的放置原来80M模式下的11个边缘空载波。这样160M模式边缘空载波数量和80M时相同512-484-3-3-11=11，相应的占比降为80M时的一半11/512=2%。160M相比80M直接加倍的好处是，加扰编码交织LDPC载波映射等环节可以复用80M模式下的硬件（原则上吞吐简单加倍即可，比如时钟倍频）。而在20/40/80扩展时比2倍略多的情况下，简单复用不太容易。

WiFi6（非OFMDA模式）：

20/40/80/160的有效子载波数量分别为242/484/996/1992，占比分别为95/95/97/97%，DC空载波数量分别为3/5/5/(23+5*2)，边缘空载波数量分别为11/23/23/23，占比分别为4/4/2/1%。其中80M到160M仍为直接加倍方式，不同于20/40/80M的扩展方式。

WiFi7（非OFMDA，非凿孔，非复制模式）：

20/40/80/160/320的有效子载波数量分别为242/484/996/1992/3984，占比分别为95/95/97/97/97%，DC空载波数量分别为3/5/5/(23+5*2)/(23*3+5*4)，边缘空载波数量分别为11/23/23/23/23，占比分别为4/4/2/1/0.6%。其中80/160/320M仍为直接加倍方式，不同于20/40/80M的扩展方式。

也许是直接加倍模式的硬件很高效，WiFi7当中也为40/80M这一步扩展加提供了直接加倍模式供选择。