WIFI6无线原理

调制：
数字信号基于高低电平的瞬时变化，频率只有50Hz，调制的目的是将低频率的数字信号，叠加到高频率的5GHz或者2.4GHz然后传播的一个过程。

高频信号本身没有任何信息，只是用来运载信息的，所以叫载波。

调制的过程就是符号映射和载波调制。

符号映射：

将数字信号的比特映射为符号，符号就是信元或者码元，是高频信号的最小运载单位。

调制方法有BPSK、QPSK、QAM，调制方法越好，每个信元能搭载的比特数约多。数据的传输效率越高。

载波调制:

通过符号映射，已经将比特映射为信元，载波调制就是将信元与载波叠加，使载波携带要传输的信息。多载波调制技术利用波的正交特性，将信号分段，先分别调制到多个载波，再叠加到一起由天线发送，WLAN使用的是正交频分复用OFDM。

 
MIMO（2x2 MIMO，第一个2表示发送端的天线数，第二个2表示接收端的天线数）：

空间分集：

将同一数据流，在不同天线上使用不通编码传输，这样接收端就可以收到两份不同编码的数据进行比照，从而提高数据可靠性。

空分复用：

将数据流分成多个子数据流，然后在不同天线上发送，接收方接收到之后再合并，从而提升传输效率。

 

波束成形：

当信号从不同天线传输的时候，可能在某一位置存在两条衰减相等相位相反的信号，相互抵消之后信号消失，波束成形可以预先补偿发射天线的相位，让两条波束以最好的效果叠加。

 

MU-MIMO(多用户多输入多输出):

MU-MIMO技术的核心是空分多址(SDMA)，利用相同的时隙、相同的子载波、不通的天线传送多个用户数据。

 

OFDMA：

OFDMA采用频分多址(FDMA)和正交频分复用(OFDM)的结合。

FDMA：在同一个时间内，使用不同的频率区分不同用户。

OFDMA是正交频分多址，FDMA为了防止邻频干扰，每个频率之间有保护间隔，OFDMA采用正交的频率，邻频之间没有干扰，不需要保护间隔，从而提升了频谱利用率。

OFDM：不同的用户通过不同时隙分别占用信道资源，一个时隙里，一个用户完全占据全部子载波并发送数据包。

OFDMA：不同用户根据时频资源单元来分配信道资源，首先将整个信道资源分成一个一个小的时频（一个时隙里的频域）单元，用户数据分别承载在每一个时频单元上，这样一个时隙里，可以支持多用户发送数据。跟OFDM相比好处是：1.资源分配更合理。2.提供更好的QoS。

 

CSMA/CA：

在发送数据之前先听听信道忙不忙，不忙就发送，忙就等待一段时间在发送数据。

CSMA/CA包括：载波侦听(CS)、帧间间隔(IFS)、随机退避(RB)。

 

载波侦听(CS)：

第一种方式是物理CS：通过检测信号的能量预估信道的忙闲状态(CCA)，根据协议门限和能量门限来评估，协议门限检测是否有人发言，能量门限检测环境是否太吵。

第二种方式是虚拟CS：发送站点在发送数据前使用RTS/CTS机制获取信道使用权，发送站点先发送RTS报文，并带上要占用信道的时长，周边能收到RTS的站点就知道这段时间信道忙，接收站点收到RTS的时候会回复一个CTS报文，同样携带上信道占用时长，周边能收到CTS的站点将不再发送数据。直到等待时长超时之后重新竞争。

 

帧间间隔(IFS)：

为了尽量避免碰撞，发送报文时，需要等待一段很短的时间，这个时间就是IFS。高优先的帧IFS短，低优先级的IFS长。包括：SIFS>PIFS>DISF>AIFS

短帧间间隔(SIFS)：用来隔开属于一次对话的帧。

PCF帧间间隔(PIFS)：工作在PCF模式下。

DCF帧间间隔(DIFS)：在侦听到信道空闲后，需要发送RTS或者数据帧的站点将继续监听信道至少达到DIFS时间后再进行竞争。

仲裁帧间间隔(AIFS)：DIFS是固定长度，所有优先级的报文机会相同，为了让高优先级的报文优先发送，WLAN引入增强型分布式信道访问(EDCA)机制保证重要报文优先发送。

 

随机退避(RB)：

多个要发送数据的站点侦听到信道空闲，并等待DIFS时间之后开始发送数据，而无线站点又不能同时发送数据和侦听信道状态，所以发送冲突的概率很大，为了减少发生冲突的概率，各个站点在检测到信道空闲，过了DIFS时间后，需要再等待一个随机退避时长，这段时间内继续侦听信道，如果信道空闲就发送数据，否则停止发送。因为各个站点的退避时间相同的概率很小，所以退避时间最短的站点优先发送数据。

退避时间将随着退避次数的增加而减少，从而保证退避时间长的站点也有发送报文的机会。