# 物理层（PHY）技术概述

IEEE 802.11 的物理层负责将比特流转换为无线电波信号，是 WiFi 通信的基础。物理层的性能直接决定了无线链路的速率、覆盖范围和可靠性。

## 物理层的基本功能

### 调制与解调

物理层的核心任务是将数字数据（0和1）映射到模拟射频信号上。这个过程称为**调制**，其逆过程称为**解调**。常见的调制方式包括：

- **BPSK**（Binary Phase Shift Keying）：每个符号携带 1 bit
- **QPSK**（Quadrature Phase Shift Keying）：每个符号携带 2 bits
- **n-QAM**（Quadrature Amplitude Modulation）：每个符号携带 log₂(n) bits

### 扩频技术

早期的 802.11 标准使用扩频技术来抵抗干扰和多径衰落：

- **DSSS**（Direct Sequence Spread Spectrum）：直接序列扩频
- **FHSS**（Frequency Hopping Spread Spectrum）：跳频扩频
- **CCK**（Complementary Code Keying）：互补码键控

### OFDM 技术

从 802.11a/g 开始，OFDM 成为 WiFi 的主要多载波调制方案。OFDM 将高速数据流分成多个低速子载波并行传输，有效对抗多径衰落。

## 物理层帧结构

802.11 PHY 帧由以下部分组成：

```
|--- Preamble ---|-- PLCP Header --|-- PSDU (PPDU Payload) --|
| SF | SFD | STA |   SIG    |      MAC Frame + FCS           |
```

- **Preamble（前导码）**：用于同步和信道估计
  - SF（Signal Field）：信号字段
  - SFD（Start Frame Delimiter）：帧起始定界符
  - STA（Short Training Field）：短训练场，用于自动增益控制
- **PLCP Header**：物理层收敛协议头，包含速率和长度信息
- **PSDU**：物理层服务数据单元，承载 MAC 层帧

## 关键性能指标

| 指标 | 说明 |
|------|------|
| EVM（Error Vector Magnitude） | 误差矢量幅度，衡量调制质量 |
| ACPR（Adjacent Channel Power Ratio） | 邻道功率比，衡量频谱泄漏 |
| Sensitivity（灵敏度） | 接收机最小可检测信号强度 |
| EIRP（EIRP） | 等效全向辐射功率 = TX功率 + 天线增益 - 损耗 |

## 物理层训练字段

现代 WiFi 标准使用复杂的训练字段来实现：

- **自动增益控制（AGC）**：调整接收机增益
- **频率偏移估计**：补偿收发双方晶振差异
- **定时同步**：符号和帧边界对齐
- **信道估计**：用于均衡器补偿多径效应
- **MIMO 检测**：空间流分离

```{toctree}
:maxdepth: 2
:hidden:

modulation
ofdm
mimo
beamforming
channel_bonding
```