日常生活和工业通讯中使用的 WIFI 属于无线通信，和我们平时收听的广播、电视一样都使用了射频传输方式。
什么是射频？
交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场称为电磁波，频率范围在 300KHz 到 300GHz 之间的电磁波称之为射频。
WIFI 的频段
WIFI 使用的射频频率范围有 2.4GHz 频段（2.4GHz ～ 2.4835GHz）和 5GHz 频段（频率范围是 5.150GHz ～ 5.350GHz 和 5.725GHz ～ 5.850GHz）。
之所以选用这个范围，是因为这个频段属于 ISM 频段，主要开放给工业（Industrial）、科学（Scientific）与医疗（Medical）三个领域，可以免授权使用，使用的设备类型也不存在任何限制。
如何利用射频来表示数据？
下面为大家介绍三种调制技术来表示二进制数据：
幅移键控法（ASK）
频移键控法（FSK）
相移键控法（PSK）
在三种调制技术中，由于噪声引起的振幅变化可能导致接收端误判数据，因此幅移键控法使用较少。当今通信速度的要求越来越高，若采用频移键控法成本会很高。
相较之下，高级的相移键控法可以在一个符号内编码多个二进制位，满足快速的传输速度，相移键控法已广泛应用在 802.11 无线传输中。
WIFI 数据传输技术
有了数据表示，我们再来看数据传输技术。不同无线局域网版本中，我们使用的传输技术也不同。
| 协议标准 | 传输技术 | 支持频段(GHz) | 支持传输速率 (Mbit/s) |
|---|---|---|---|
| 802.11 | FHSS/DSSS | 2.4 | 1，2 |
| 802.11b | DSSS | 2.4 | 1，2，5.5，11 |
| 802.11a | OFDM | 5 | 6，9，12，18，24，36，48，54 |
| 802.11g | DSSS/OFDM | 2.4 | 1，2，5.5，11，6，9，12，18，24，36，48，54 |
| 802.11n | OFDM | 2.4，5 | 理论支持最大速率为 600。 |
| 802.11ac | OFDM | 5 | 理论支持最大速率为 1300。 |
FHSS 跳频扩频
用扩频的码序列进行频移键控调制，使载波的频率不断跳变。
DSSS 直接序列
将一位数据编码为多位序列，这个序列称之为码片。例如：
**二进制数据 1：**码片序列 10110111000
**二进制数据 0：**码片序列 01001000111
在码片部分损坏的情况下，接收端也可以正确解析，增加了抗干扰能力。直接序列虽然增加了数据的大小，但是通过相移键控调制，通过多种相移表达多个码片并没有降低数据传输的速度。
OFDM 正交频分复用
将高速大数据流通过若干正交子载波变成并行的低速数据流。
相较于 FHSS 和 DSSS，OFDM 抗多径干扰能力更强，因此最新版本的 802.11 协议也选用了该技术。
802.11 协议中的频段及信道
根据波的特性我们知道，一条波如果遇到频率相同的波会产生干扰，会根据相位差进行叠加或衰减。
之前我们介绍了 WIFI 使用 2.4GHz ～ 2.4835GHz 的频宽为 83.5MHz。如果你和邻居的无线路由器都用这一个频宽，最极端的情况下，频率相同，相位相差 180° 的波就会彼此抵消。
为避免这个情况发生，802.11 协议又将每个频段划分为多个信道。
2.4G 频段：
- 划分为 14 个子信道
- 每个信道宽度为 22MHz
- 相邻信道的中心频点间隔 5MHz
- 相邻的多个信道存在频率重叠（如信道 1 与 2,3，4,5 信道有频率重叠）
- 整个频段内只有 3 个（1,6，11,）互不干扰信道
5G 频段：
- 每个国家使用的信道数量不同
- 每个信道宽度为 20MHz
- 中国支持 36. 40、44. 48. 52. 56. 60、64. 149. 153. 157. 161. 165 信道
- 支持信道绑定，将两个信道绑定成一个信道使用
我们注意到，2.4G 频段和 5G 频段信道宽度不同，这是因为信道宽度与 802.11 发射机使用的技术有关。
使用 802.11 DSSS 无线接口传输数据时，每条信道的宽度为 22MHz，OFDM 信道使用的频率宽度为 20MHz。
WIFI 射频组件
要完成射频传输还需要射频组件，这主要包括发射机、天线以及接收机。
发射机收到数据后，采用调制技术修改交流信号，将数据编码到信号中经由电缆传送给天线。
天线具备两种功能：
- 与发射机相连时，天线收集发射机传送的交流信号并将射频波辐射出去
- 与接收机相连的时候，天线捕捉空中的射频波，并将交流信号传导给接收机。
接收机获取天线收到的载波信号，并将信号转换为数据。
发射机的信号能否正常被接收机接收，这里涉及到信号强度问题，受法律法规要求 802.11 设备的发射功率介于 1mW 和 100mW 之间，通常用 dBm 和 dB 来描述。
dB 是一个比较单位，用功率比来表示功率损耗
d B = 10 l o g 10 （ P 1 / P 2 ） dB=10log10（P1/P2） dB=10log10（P1/P2）
毫瓦分贝 dBm 表示相对于 1mW 的分贝，因此 0dBm 等于 1mW，公式为
d B m = 10 l o g 10 P m W dBm=10log_{10} P_{mW} dBm=10log10PmW
例如：100mW 等于 +20dBm。
对于日常应用大家不必牢记公式和精确计算，我们可以使用近似值的 10 和 3 规则：
- 每 3dB 的增益或损耗，意味着功率的加倍或减半
- 每 10dB 的增益或损耗，意味着功率乘 10 或除 10。
链路计算
我们以下方射频组件图为例，进行链路计算：
+ 20 d B m − 3 d B + 5 d B +20dBm-3dB+5dB +20dBm−3dB+5dB
− 73.98 d B + 5 d B − 3 d B -73.98dB+5dB-3dB −73.98dB+5dB−3dB
= − 49.98 d B m =-49.98dBm =−49.98dBm
如果 -49.98 dBm 大于接收机的灵敏度，数据将能够被正常接收。
以上就是本期文章的全部内容，希望能帮助您了解到更多 WIFI 通讯知识。
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