802.11ax白皮书阅读笔记

定义

802.11ax，又称Wi-Fi 6，是IEEE 802.11推出的下一代802.11工作标准，是继802.11n之后第二个能够同时工作在2.4GHz与5GHz频段下的WiFi标准。其平均吞吐量能够比Wi-Fi 5（即802.11ac）提高至少4倍，并发用户数提升3倍以上，其速度能够达到600Mbit/s，是5G移动通信标准的有力竞争者。

对比

• 基本信息对比
  
• 空间流对比：即AP天线数。
  
• Symbol与GI对比：Symbol为时域信号、GI为时域信号空隙。
  
• 编码方式对比：即调制技术，1个Symbol中能够承载的bit数量。
  
• 码率对比：即排除纠错码之后实际真实传输的数据码所占理论值的比例。
  
• 子载波数量对比：即频域上的Symbol数量，注意802.11ax子载波带宽78.125KHz。
  
• 最大速率对比：空间流、HT80频宽。
  

关键技术

OFDMA频分复用技术

• 802.11ax前采用OFDM技术，一个用户帧占据一个时间段信道所有子载波的资源。如图。
• 802.11ax引入LTE所使用的OFDMA，在OFDM的基础上将子载波做了切分，信道资源划被分成固定大小的时频资源块RU,每个RU至少包含26个子载波，一个用户的帧占据多个时间段中信道部分子载波的资源。
  
• 相比OFDM，OFDMA具有资源分配更细（可选最优RU进行发送）、服务质量更优（一次发送多个用户数据而不必等待）、用户并发更多、用户带宽更高。

MU-MIMO

• MU-MIMO即多用户多入多出技术，在802.11ac被引入，利用用户终端空间流（天线）少于AP空间流（天线）的特点，使得AP在同一时刻能够与多用户进行数据传输，提升了用户并发效率，降低了时延。
• DL MU-MIMO即下行MU-MIMO，在802.11ac中是44，而在**802.11ax中是88**，如图。
  
• UL MU-MIMO即上行MU-MIMO，是802.11ax引入的新特性。
  
• 与OFDMA不同点在于，OFDMA通过细分信道资源来提高并发效率，MU-MIMO支持通过多用户使用不同空间流提高吞吐量，二者能够同时使用，对比如图。
  

更高阶的调制技术-1024QAM

• 802.11ax采用最高可使用1024-QAM正交幅度调制，每个符号位传输10bit数据，单条空间流相比802.11ac提升了25%的吞吐量。
• 使用1024-QAM要求非常高的信道质量。

空分复用技术（SR）+BSS Coloring

• 802.11ax之前采用动态调整CCA（Clear Channel Assement，物理载波监听）门限的方法以改善同频信号间的干扰。如图。
  
• 802.11ax引入一种新的同频传输识别机制——BSS Coloring，在PHY帧头添加BSS Color字段对来自不同BSS的数据进行区分。如果接收端收到了来自同一个BSS（即BSS Color相同）的干扰信号则发送推迟；如果BSS Color不同，则不认为形成干扰，可同时传输。如图
  

扩展覆盖范围技术

• 802.11ax采用Long OFDM symbol发送机制。每次数据发送持续时间提升到12.8us，降低了丢包率；最小可使用2MHz频宽进行窄带传输，增加了覆盖距离。如图。
  

目标唤醒时间技术（TWT）

• TWT技术允许设备协商什么时候和多久会被唤醒以发送或接收数据。
• AP可以将客户端按照不同的TWT周期分组，以降低同时唤醒后的无线介质竞争。
• 支持802.11ax标准的STA可以在自身的唤醒时间来临前进入睡眠状态，提升电池寿命。
• AP可使用“广播TWT操作”，将TWT值同时发送给多个STA，而不需要逐一协商。

发射端A向接收端B发送探测请求，接收端B收到探测请求后发送探测响应帧，A在收到探测响应帧后，完成从B到A的信道信息评估，并根据两个传输方向的信道互易性得到A到B的信道信息评估。

总结

802.11ax是对802.11协议的全新改进，引入了OFDMA、UL MU-MIMO、BSS-Color、目标唤醒技术等等，力求在5G的风口上占用一席之地。