【物理层PHY】

空间流的数量不能超过天线阵列单元的数量。若天线阵列单元的数量超过空间流的数量，会有更多的信号处理增益，这些额外的增益会在波束成形中提高信噪比。

导频载波在OFDM中是管理开销。在MIMO系统中，导频载波可以有效地协助信道操作。

传输：调制、编码和保护间隔

调制和编码集（MCS）

调制描述的是在一个传输间隔内包含多少位的信息。调制速率越高，传输中包含的数据越多，但需要更高的信噪比支持。

编码速率R=n/m是指在信号中每传输m位有n位数据。（n<m）

正交幅度调制QAM

64-QAM

256-QAM

原理是将信号s(t)展开成了两个相位相差90°的正交信号和

s(t)=Acos(ωt+φ)=Acos(φ)cos(ωt)-Asin(φ)sin(ωt)

其中，

I(t)=Acos(φ)cos(ωt)

Q(t)=Asin(φ)sin(ωt)

AI=Acos(φ)

AQ=Asin(φ)

误差矢量幅度（Error Vector Magnitude, EVM）

在一个理想链路中，只有当接收到的信号正好对应星座点，没有误码，才能很容易解调出所传输的数据。

但真实世界中的无线环境并没有这么理想，当接收一个符号时，接收的信号不会完全与星座点重合，理想星座点和接收点的偏差存在于二维空间，“未命中”被描述成误差矢量（Error Vector）,如图a所示。

如图b所示，当接收符号处在几个星座点之间，接收机必须选择其中一个星座点，如果选择错误，整个数据帧就要丢弃，因此256-QAM要求的误码率要远远低于先前的调制方式。

为了取得更高的性能，可以采用多种技术，高性能的纠错码机制能够提供所需的部分性能，低密度奇偶校验码LDPC可以提供1~2dB的增益；选择更好的射频模拟前端组件也可以提高增益。

保护间隔（Guard Interval）

如果发射端和接收端都支持短保护间隔，802.11ac可开启OFDM短保护间隔

纠错码（Error-correcting Codes）

与所有OFDM物理层要求相同，802.11ac要求使用卷积码。LDPC码作为一个可选项，通常比卷积码提高1~2dB的增益，LDPC很可能用在256-QAM和长帧聚合的传输方式下，协助提升数据速率。数据速率的提升会减小传输时间，因而减少总功耗。

物理层帧

VHT物理层帧格式与802.11n所使用的混合模式的帧格式相似，并与802.11a帧的起始域（Field）相同。另外一个细微差别是，为了使MU-MIMO传输，其前导码（Preamble）必须能够描述空间流的数量，同时允许多个接收端接收帧。

与802.11n相比，802.11ac的物理层只有一种格式，要简单得多。VHT物理层帧格式如图所示。

VHT信号A字段（单用户格式）

如图所示，VHT信号A字段有两个部分，每一部分对应于一个OFDM符号，被称为VHT-SIG-A1和VHT-SIG-A2

VHT信号B字段（单用户格式）

VHT信号B字段用于设置数据速率以及调制MIMO的接收。

VHT信号B字段采用VHT MCS0的调制方式，确定接收机有效负载的数据速率。VHT信号B字段在一个单独的OFDM符号中传输，在不同的信道宽度下，字段的长度会有细微的差别，如图所示。

为了传输VHT信号B字段，可以用一个符号在其可用空间内填充进行扩展。信道带宽越宽，携带数据的能力越强，因此VHT信号B字段可以被重复。如图所示，对于一个40MHz信道，该字段可以重复一次；80M、160M以及80M+80M同理。

数据字段

数据字段紧跟在物理层报头后面，起始于物理层帧的传输。数据字段格式如图所示。

发送和接收的过程

下图可用于单用户和多用户帧的传输

1.服务字段（Service Field）的准备

2.PHY填充（PHY Padding）

3.加扰（Scrambling）和前向纠错（Forward Error Correction, FEC）编码

4.流解析（Stream Parsing）

5.分段解析（Segment Parsing）

6.卷积码交织（Convolutional Code Interleaving）

7.星座映射（Constellation Mapping）

8.LDPC调谐映射（Tone Mapping）

9.分段反向解析（Segment Deparsing）

10.空时块编码（STBC）

11.导频插入和循环移位分集（Pilot Insertion and Cyclie Shift Diversity）

12.空间映射（Spatial Mapping）

13.反向傅里叶变换（Inverse Fourier Transform, IFT）

14.保护插入和加窗（Guard Insertion and Windowing）

15.前导码创建（Preamble Construction）

16.无线射频和模拟部分（RF and Analog Section）

接收是传输的逆过程。从天线输入的信号经过每个无线链路的低噪声放大器（Low-noise Amplifier, LNA）放大，前导码用来调整信道的频率衰落。在前导码和导频载波的补偿之后，接入的数据就是一系列星座符号。如果采用STBC方式传输，星座符号的多个流将被组合成单个比特流；否则，每一个空时流都成为它自己的星座符号流。星座符号变成比特信息，并由FEC解码器对产生的任何误码进行纠错处理。所得的比特流可以恢复，并被送入MAC层做进一步处理。空间流的数量不能超过天线阵列单元的数量。若天线阵列单元的数量超过空间流的数量，会有更多的信号处理增益，这些额外的增益会在波束成形中提高信噪比。

转载自Wi-Fi网络权威指南，仅供个人笔记使用