從物理層的角度來看，Wi-Fi 8超高可靠性意味著什么？
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Wi-Fi 8 （IEEE 8021.1 億） 草案 1.0 為旨在實現(xiàn)超高可靠性的物理層功能帶來了更大的清晰度。
Wi-Fi 8（8021.1 億）草案 1.0 的發(fā)布為旨在實現(xiàn)超高可靠性 （UHR） 的物理層功能提供了顯著的清晰度。雖然有些人可能期待突破性的新調(diào)制、超過 320 MHz 的更寬信道或全新的 MIMO 方案，但這個初稿揭示了一種更細(xì)致的方法。Wi-Fi 8 引入了改進的機制來優(yōu)化和微調(diào)現(xiàn)有功能，增強其功能。
現(xiàn)實情況是，即使 Wi-Fi 7 具有廣泛的功能集（包括 UL-OFDMA、MLO 和 320 MHz 信道），廣泛的實際部署仍然是一個挑戰(zhàn)。盡管有引人注目的營銷、實用的網(wǎng)絡(luò)實施以及使這些高級功能始終如一地執(zhí)行，但這些都是復(fù)雜的任務(wù)。
因此，在 Wi-Fi 8 中，IEEE 似乎有意引入了一些功能，旨在從根本上提高不同信道條件下的鏈路彈性并提高整體可靠性。
本文深入研究了這些細(xì)節(jié)，將新的物理層功能主要分為三個傘形部分：魯棒性、可靠性和范圍。為了確保清晰度，了解穩(wěn)健性和可靠性之間的區(qū)別至關(guān)重要，因為這些術(shù)語經(jīng)常互換使用。
魯棒性是指信號完整性和彈性——信號在具有挑戰(zhàn)性的信道條件下保持其質(zhì)量并抵抗噪聲或干擾降級的能力。另一方面，可靠性表示傳輸成功的可能性。它保證數(shù)據(jù)將以最少的重傳傳送到接收者。
這兩個指標(biāo)都是互補的，對于高質(zhì)量的溝通至關(guān)重要。了解它們的差異對于理解 Wi-Fi 8 新功能的影響以及它們旨在提供的內(nèi)容至關(guān)重要。確定了這些區(qū)別后，我們現(xiàn)在將檢查其各自類別中的每個功能。
魯棒性：新的調(diào)制和編碼方案 （MCS） 組合
這些新 MCS 組合的主要目標(biāo)是增強速率適應(yīng)性。雖然 Wi-Fi 8 沒有引入全新的調(diào)制方案，但它顯著提高了現(xiàn)有方案的彈性。這是通過引入較低的碼率來實現(xiàn)的，從而增加傳輸?shù)娜哂唷?/p>
Wi-Fi 7 的 MCS 0-15 被延續(xù)到 Wi-Fi 8，并增加了用于 QPSK、16QAM 和 256QAM 調(diào)制的新索引（17、19、20 和 23），如 D0.3 規(guī)范草案中所定義。
不等調(diào)制 （UEQM）
此功能允許在多個空間流中使用非對稱調(diào)制方案，主要是為了提高多輸入多輸出 （MIMO） 系統(tǒng)的傳輸效率。
傳統(tǒng)上，MIMO 傳輸在所有空間流上應(yīng)用相同的調(diào)制方案，無論其各自的信道條件如何。這通常會導(dǎo)致整體數(shù)據(jù)速率受到最弱流的限制，因為不同的流可能會經(jīng)歷不同的信噪比條件。UEQM 通過允許對各個流應(yīng)用不同的調(diào)制階數(shù)來解決這個問題，并根據(jù)各自的信道條件進行調(diào)整以優(yōu)化整體傳輸。
需要注意的是，UEQM 的當(dāng)前規(guī)范僅允許將其用于具有兩到四個空間流的配置，不包括 BPSK 調(diào)制，并且僅限于單用戶 MIMO （SU-MIMO） 情況。
增強型長程 PPDU （ELR-PPDU）
IEEE 專門為 UHR 框架內(nèi)的客戶端設(shè)備引入了增強型遠(yuǎn)程物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元 （ELR-PPDU）。ELR-PPDU的主要目的是緩解上行鏈路（UL）和下行鏈路（DL）之間嚴(yán)重的鏈路預(yù)算不平衡。
Wi-Fi 中的一個常見挑戰(zhàn)是接入點 （AP） 以更高的發(fā)射功率運行，使客戶端設(shè)備很容易聽到它們。相反，客戶端設(shè)備由于其通常較低的發(fā)射功率，通常被AP“聽不到”，尤其是在較遠(yuǎn)的距離上。這種功率差異會造成鏈路預(yù)算不平衡，嚴(yán)重影響距離AP較遠(yuǎn)的設(shè)備。
為了解決這個問題，UHR 推出了 ELR-PPDU，這是專為單空間流設(shè)計的固定帶寬 （20 MHz） PPDU。它們可用于 2.4 GHz 頻段的下行鏈路和上行鏈路作，但僅限于 5 GHz 和 6 GHz 頻段的僅上行鏈路傳輸。
為了確保擴展的范圍和可靠性，這些 PPDU 采用較低的 MCS 速率（特別是 MCS 0 和 1），以最大限度地減少誤解和錯誤。此外，它們在 52 音常規(guī)資源單元 （RRU） 上集成了四倍頻域復(fù)制，以增加冗余，從而顯著提高可靠性。
典型的 UHR ELR-PPDU 必須包括 ELR-MARK 字段和 ELR-SIG 字段。ELR-MARK字段提供額外的信號，使接收機能夠?qū)HR ELR-PPDU與其他PPDU區(qū)分開來。它通過使用預(yù)定義的音調(diào)模式在接收器處進行互相關(guān)來增強檢測。另一方面，ELR-SIG 字段包含正確解釋 UHR ELR-PPDU 所需的基本信息。
可靠性：更長的低密度奇偶校驗碼 （LDPC）
通過 UHR，IEEE 對前向糾錯引入了重大增強：站點（客戶端）設(shè)備的碼字長度為 3,888 位。這有效地將 Wi-Fi 7 中可用的最長碼字長度增加了一倍，大大提高了系統(tǒng)糾正錯誤的能力。
什么是 LDPC 代碼？用通俗易懂的語言來說，LDPC 代碼是一種向原始數(shù)據(jù)添加冗余或“奇偶校驗”位的機制。這些額外的位使接收器能夠成功糾正傳輸過程中可能出現(xiàn)的錯誤，使數(shù)據(jù)更能適應(yīng)具有挑戰(zhàn)性的信道條件，并顯著提高成功解碼的概率。這反過來又有助于避免重傳。
雖然較長的代碼在保持更高的有效吞吐量方面非常有效，但它們會引入延遲，因為編碼器（在發(fā)射器處）和解碼器（在接收器處）都必須處理更大的碼字。然而，事實證明，增加的魯棒性在嘈雜的環(huán)境（信噪比條件差）中非常有效，特別是有利于AP覆蓋邊緣的客戶。
根據(jù)規(guī)范，TB PPDU 代碼類型通過用戶信息字段中的 UL FEC 編碼類型子字段指示。設(shè)置“0”表示使用二進制卷積碼 （BCC） 代碼，而“1”表示選擇 LDPC 代碼。此外，如果用戶信息字段的 2xLDPC 子字段設(shè)置為“1”，則表示使用標(biāo)稱 3,888 位 LDPC 碼字長度。如果設(shè)置為“0”，則表示使用較短的碼字長度（648、1,296 或 1,944 位）。
范圍：分布式 RU （dRU）
顧名思義，它涉及在更大帶寬上分配資源單元 （RU） 音調(diào)（圖 2）。要了解其重要性，請考慮背景：2020 年，當(dāng) FCC 開放 6 GHz 頻段供未經(jīng)許可使用時，它為 Wi-Fi AP 和客戶端設(shè)備制定了嚴(yán)格的發(fā)射功率準(zhǔn)則，以保護現(xiàn)有服務(wù)。
其中，低功耗室內(nèi) （LPI） 客戶端設(shè)備面臨著 ?1 dBm/MHz 功率譜密度 （PSD） 的最嚴(yán)格限制。這種嚴(yán)格的 PSD 要求通常會限制上行鏈路 （UL） 的傳輸范圍——它會造成固有的 UL/DL 功率不平衡，客戶端可以輕松聽到 AP，但客戶端很難可靠地到達遠(yuǎn)處的 AP。
dRU 功能專為使這些在 6 GHz 頻段運行的 LPI 客戶端設(shè)備受益而設(shè)計。它允許將 RU 音調(diào)分布在非連續(xù)的物理子載波上，從而有效減少分配給每個電臺的每 1 MHz 音調(diào)數(shù)量。通過這種創(chuàng)新方法，設(shè)備可以傳輸更高的 UL OFDMA 功率，從而有效地擴展傳輸范圍，而不會超出監(jiān)管 PSD 要求。
主要規(guī)格和限制
用法：dRU 僅允許在基于 UHR 觸發(fā)器的上行鏈路 （TB） PPDU 中僅用于單用戶方案，最多有兩個空間流。多用戶 MIMO （MU-MIMO） 配置不支持它。
MCS 支持：dRU 傳輸允許所有調(diào)制和編碼方案，MCS-15 除外。
最小 RU 大小：dRU 支持的最小 RU 大小為 26 音調(diào)。
支持的分布帶寬（DBW）：dRU支持20、40、80 MHz的分布帶寬，最大分布帶寬為80 MHz。
對于 20 MHz TB PPDU，DBW 限制為 20 MHz。
對于 40 MHz TB PPDU，DBW 限制為 40 MHz。
混合模式支持：dRU 還支持混合模式，允許在單個 OFDMA 傳輸中同時存在 dRU 和常規(guī) RU （rRU）。
這種混合模式適用于 160 MHz 和 320 MHz 帶寬。
混合模式下的最小 RU 大小為 242 個音調(diào)。
強化無線連接
物理層功能雖然微妙，但經(jīng)過精心設(shè)計，旨在加強無線連接的三大核心支柱：覆蓋范圍、速度和可靠性。這些屬性深刻影響最終消費者體驗。這些功能明確關(guān)注確定性和可靠性，針對接入點和資源有限的客戶端站進行了優(yōu)化，從而增強了上行鏈路范圍和連接性。這一戰(zhàn)略設(shè)計還旨在最大限度地提高頻譜和資源利用率。
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