现实场景中，时常会听到WiFi5理论速率1.2Gbps;LTE cat4的下行理论峰值150Mbps，上行50Mbps。这些理论速率是如何计算出来的？下面就无线理论速率进行探讨。
数据速率可以用单位之间内数据传输量来表示，即速率=数据量/传输时间。而数据量的大小与无线制式有关。
WiFi速率
WiFi速率计算公式如下：
1、WiFi数据是通过OFDM技术将固定宽度的信道分成若干子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，那么在每个子信道上，根据信道环境的不同可采用不同的调制技术，比如BPSK， QPSK，16QAM，64QAM等调制。顾名思义，传输bit数就是一个子载波上的调制bit数。调制阶数越高，传输bit数也就越大。下表1是不同调制方式的传输bit数。
2、在实际数据传输时，不可能所有的数据均传输有用数据，按照无线
通信的基本原理，为了使信息适合在无线信道这样不可靠的媒介中传递，发射端将把信息进行编码并携带冗余信息，以提高系统的纠错能力，使接收端能够恢复原始信息。编码率编码位元到数据位元的转化率。
R=1/2 的编码率代表每两个编码位元传递一个数据位元，其中一个位元是冗余位元；3/4 的编码率，即每4个编码位元可以代表3个数据位元，有1个是冗余位元。同样，编码率的提升，意味着纠错能力的降低，此时接收端需要更清晰的信号。我们在平时也会发现接收端信号差的时候就会降速，原因就是其降低了编码率以及调制方式。下表2是WiFi不同调制方式的编码率。
3、WiFi5及之前（11b/g/n/a/ac），子载波间隔均为312.5KHz，WiFi6（11 ax），子载波间隔缩小为原来的4倍，也即78.125KHz。因此不同带宽上，子载波数量应不同，20MHz带宽子载波数量应为64个，40MHz带宽子载波数量为128个。但是并非所有的子载波均携带数据，比如有部分作为保护间隔，部分作为先导子载波。因此实际有效子载波个数应少于子载波数量。下表3是WiFi不同带宽下的有效子载波个数。
4、空间MIMO数也即传输天线数量，如果两根天线传输，MIMO数就是2，4根天线MIMO数就是4。以此类推，空间MIMO数越多，系统速率也就越大。11ac最多支持下行8×8MU-MIMO，11ax支持上下行8×8MU-MIMO。5、传输时间：WiFi传输一个符号所需的时间，下表4表示不同符号（Symbol）/保护间隔（GI）长度。传输时间=Symbol传输时间+GI时间。
Eg：试计算11ac，ax双流最高速率。
以带宽80MHz为例，11ac传输最大bit数为256QAM，调制阶数为8，编码率最大为5/6，有效子载波个数为234个，双流MIMO数为2，传输时间最短为3.6us，因此11ax单流最高速率为：10×5/6×234×2/3.6us=866Mps。
以带宽80MHz为例，11ax传输最大bit数为1024QAM，调制阶数为10，编码率最大为5/6，有效子载波个数为980个，双流MIMO数为2，传输时间最短为13.6us，因此11ax单流最高速率为：10×5/6×980×2/13.6us=1200Mps。
因此在双流情况下，相比较于11ac，11ax理论速率约提高了38.5%。
蜂窝LTE速率
FDD模式
蜂窝LTE工作在FDD模式下理论速率计算与WiFi类似，计算公式如下：
RE表示资源格，RB表示资源块，3GPP规定LTE一个子载波带宽15KHz，12个子载波组成1个RB，因此20MHz带宽RB数量为100个，其他带宽为保护带宽。1个RB时域占用1个时隙（0.5ms）、7个符号。
Eg：试计算LTE工作在FDD模式下双天线最大理论速率。
LTE支持最大带宽为20MHz，此时RB数量为100个，一个时隙共12×7=84个RE，编码率采用3/4，调制方式为64QAM调制，双流MIMO数为2，因此最大理论速率为：84×2×6×3/4×100/0.5ms=151.2Mps。
TDD模式
蜂窝LTE工作在TDD模式下理论速率计算相对较复杂，由于10ms的系统帧内既存在下行子帧，又存在上行子帧，以及特殊帧的存在，因此同等条件下，其峰值速率小于FDD的峰值速率。计算时，需要按照symbol来推算出下行符号所占的比例。
以子帧配置2（DSUDDDSUDD）、特殊子帧配置7（10：2：2）为例，下行符号占比为（146+102） /140 = 74.3%，因此其下行峰值速率为151.2×74.3% = 112.3Mbps。
再以子帧配置1（DSUUDDSUUD）、特殊子帧配置7（10：2：2）为例，下行符号占比为（144+102） /140= 54.3%，因此其下行峰值速率为151.2×54.3% = 82.1Mbps。
原作者：DonaldAntonio 菜鸟工程师的日常
