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计算机网络：家庭路由器WiFi信号的发射和手机终端接收信号原理？

news 来源：原创 2025/8/2 22:09:21

WiFi路由器与手机之间的信号传输涉及多个技术层面的协作，以下是其工作原理的详细步骤：

一、数据封装与协议处理

  1. 应用层数据生成

    • 用户操作（如浏览网页、视频播放）产生数据包，经TCP/IP协议栈逐层封装，添加IP地址（网络层）和MAC地址（数据链路层）。

  2. 协议封装

    • 数据包被封装为802.11帧，包含：
      • 帧头：源/目标MAC地址、控制信息。
      • 有效载荷：用户数据。
      • CRC校验码：用于接收端验证数据完整性。

二、信号调制与发射

  1. 数字信号转模拟信号

    • 路由器通过**DAC（数模转换器）**将数字数据转换为模拟电信号。

  2. 载波调制

    • 使用**OFDM（正交频分复用）**技术（WiFi 4/5/6核心技术）：
      • 将数据分割到多个正交子载波上并行传输，抗多径干扰能力强。
      • 高阶调制（如WiFi 6的1024-QAM）：每符号携带10比特数据，提升速率。

  3. 射频放大与发射

    • 调制后的信号经**射频前端（PA功率放大器）**放大，通过天线以电磁波形式辐射。
    • MIMO技术（多天线协同）：
      • 空间流：WiFi 6支持8×8 MIMO，8条独立数据流并行传输。
      • 波束成形：动态调整天线相位，集中能量指向手机方向（信号强度提升3-5dB）。

三、无线信道传播

  1. 信号传播特性

    • 路径损耗：信号强度随距离平方衰减（自由空间模型： L = 32.4 + 20 log ⁡

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