MCS와 전송률¶
규격 · 개정판
MCS 표: 802.11-2024 Clause 19 (HT), Clause 21 (VHT), Clause 27 (HE) · 802.11be Clause 36 (EHT) · 수신기 최소 감도: 각 PHY 절의 Receiver minimum input sensitivity 표
한눈에 보기
MCS(Modulation and Coding Scheme)는 "어떤 QAM으로, 얼마나 여분을 붙여서" 보낼지를 정한 번호입니다. MCS가 높을수록 빠르지만 더 좋은 신호가 필요합니다.
Wi-Fi의 PHY 전송률은 네 가지 곱으로 정해집니다.
전송률 = (데이터 톤 수) × (톤당 비트) × (부호율) × (공간 스트림 수) ÷ (심볼 길이)
예: Wi-Fi 6, 80 MHz, MCS 11, 2 SS, GI 0.8 µs → 980 톤 × 10비트 × 5/6 × 2 ÷ 13.6 µs = 1201 Mbps
단, 이것은 PHY 전송률입니다. 실제 다운로드 속도(TCP 처리량)는 경쟁 대기, 프리앰블, ACK, 재전송 때문에 보통 이 값의 **60–75 %**입니다.
전송률 공식¶
| 기호 | 의미 | 값 예 |
|---|---|---|
| \(N_{SD}\) | 데이터 톤 수 (RU 또는 대역폭별) | HE 80 MHz: 980 |
| \(N_{BPSCS}\) | 부반송파당 비트 | 1024-QAM: 10 |
| \(R_c\) | 부호율 | 5/6 |
| \(N_{SS}\) | 공간 스트림 수 | 2 |
| \(T_{DFT} + T_{GI}\) | 심볼 길이 | 12.8 + 0.8 = 13.6 µs |
데이터 톤 수는 OFDM 파라미터와 톤 플랜, 세대별 전체 표는 MCS 전송률 표, 직접 계산은 계산기에 있습니다.
MCS 공통 표¶
| MCS | 변조 | 부호율 | 최소 감도 (20 MHz) | 도입 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | BPSK | 1/2 | −82 dBm | 11a/n |
| 1 | QPSK | 1/2 | −79 dBm | |
| 2 | QPSK | 3/4 | −77 dBm | |
| 3 | 16-QAM | 1/2 | −74 dBm | |
| 4 | 16-QAM | 3/4 | −70 dBm | |
| 5 | 64-QAM | 2/3 | −66 dBm | |
| 6 | 64-QAM | 3/4 | −65 dBm | |
| 7 | 64-QAM | 5/6 | −64 dBm | |
| 8 | 256-QAM | 3/4 | −59 dBm | 11ac |
| 9 | 256-QAM | 5/6 | −57 dBm | 11ac |
| 10 | 1024-QAM | 3/4 | −54 dBm | 11ax |
| 11 | 1024-QAM | 5/6 | −52 dBm | 11ax |
| 12 | 4096-QAM | 3/4 | −49 dBm | 11be |
| 13 | 4096-QAM | 5/6 | −46 dBm | 11be |
최소 감도는 표준이 요구하는 최저 성능(PER 10 % 이하)으로, 대역폭이 2배가 될 때마다 3 dB씩 높아집니다(40 MHz는 +3, 80 MHz는 +6 dB). 실제 칩셋은 보통 이보다 몇 dB 더 좋습니다.
PHY 전송률과 실제 처리량¶
공중 시간을 차지하는 요소를 하나씩 빼면 실효 처리량이 됩니다.
| 오버헤드 | 크기 (대표값) | 줄이는 방법 |
|---|---|---|
| 채널 경쟁 (AIFS + 백오프) | 평균 수십–100 µs | EDCA, TXOP로 여러 프레임 연속 전송 |
| PHY 프리앰블 | 40–60 µs 이상 (HE/EHT + LTF) | 큰 A-MPDU로 프리앰블 1회에 많이 실음 |
| SIFS + Block Ack | 16 µs + 수십 µs | 하나의 BA로 수백 MPDU 확인 |
| MAC 헤더·구분자·FCS | MPDU당 약 40바이트 | A-MSDU |
| 재전송 | 오류율에 따라 | 레이트 적응 |
| 경쟁 충돌·이웃 BSS | 환경에 따라 큼 | 채널 계획, OFDMA, Spatial Reuse |
예를 들어 1201 Mbps 링크에서 4 ms PPDU에 A-MPDU를 꽉 채우면 프리앰블·BA·경쟁 오버헤드는 수 % 수준이지만, 작은 패킷(VoIP, TCP ACK)을 하나씩 보내면 효율이 10 %대로 떨어집니다. 11ax의 OFDMA가 작은 패킷이 많은 환경을 겨냥한 이유입니다.
전문가 노트 — 심볼 수와 TXTIME
HE SU의 TXTIME (개략).
\(T_{HE\text{-}PREAMBLE}\) = RL-SIG 4 + HE-SIG-A 8 + HE-STF 4 + \(N_{HE\text{-}LTF} \cdot T_{HE\text{-}LTF\text{-}SYM}\) µs입니다. \(N_{SYM}\)은 PSDU 비트에 SERVICE 16비트(BCC면 테일 비트도)를 더해 심볼당 데이터 비트로 나눈 값을 올림하고, LDPC 추가 심볼과 사전 패딩 규칙을 적용해 정합니다. 2.4 GHz의 SignalExtension은 6 µs입니다.
예: 1500바이트, HE 80 MHz 2 SS MCS 11, 2x LTF + 0.8 µs GI. \(N_{DBPS}\) = 980 × 10 × 5/6 × 2 ≈ 16 333비트/심볼이므로 1500바이트(12 000비트)는 심볼 1개에 들어갑니다. 프리앰블(20 + 16 + 2 × 7.2 µs)과 PE를 합치면 데이터 13.6 µs에 프리앰블 약 50 µs가 붙습니다. 작은 패킷은 프리앰블이 지배한다는 것이 집성의 존재 이유입니다.
처리량 상한 감각. 경쟁 1회당 오버헤드(AIFS 43 µs + 평균 백오프 67.5 µs + 프리앰블 50 µs + SIFS 16 µs + BA 약 50 µs ≈ 230 µs)를 PPDU 데이터 시간 \(T_D\)와 비교하면 효율 ≈ \(T_D / (T_D + 230\ \mu s)\)입니다. \(T_D\) = 2 ms이면 약 90 %, 200 µs면 약 47 %입니다. 여기에 TCP ACK 역방향 트래픽과 충돌이 더해져 실측 60–75 %가 됩니다.