IEEE802与TCP/IP对待模型

IEEE802与TCP/IP对待模型

• 跳频（Frequency hopping，简称FH或FHSS）：
▫ 跳频系统是以某种随机样式在频率间不断跳换，每个子信道只进行瞬间的传输。
• 直接序列（Direct sequence，简称DS或DSSS）：
▫ 直接序列系统利用数学编码函数将功率分散于较宽的频带。
• 正交频分复用（OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称
OFDM）：
▫ OFDM将可用信道划分为一些子信道，然后对每个子信道所要传送的部分信号
进行平行编码。
▫ 由于802.11n~802.11ax都使用了OFDM技术，本文仅对OFDM进行详细介绍。

• 802.11a是基于正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称
OFDM）的。
• OFDM会将一个较宽的信道分割成几个子信道。每个子信道均用来传输数据。
• 能够区别副载波，关键在于它使用了一种复杂的数学关系，称为正交性。在数学上，
正交用来描述相互独立的项目。
• OFDM之所以能够运作，是因为所选用的副载波频率的波形丝毫不受其他副载波的影
响。

• 为了提高吞吐率，在11ac中引入调制效率更高的更高阶调方式256Q-AM。支持3/4和
5/6两种码率，MCS方式也因此增加到了10种。在MCS的表示上，11ac中放弃了原来
为每个MIMO组合进行MCS编码，因此MCS编码方式也由原来的几十种变成了10种。
MCS越高，吞吐率越高，这是由于调制编码方式的区别带来的每个子载波代表的bit
数的差异。在使用BPSK调制时每个子载波只能表示2个bit，16-QAM时每个子载波表
示4个bit，64-QAM时，每个子载波表示6个bit，而在引入256-QAM后，每个子载波
可以表示8个bit。 下图给出了从BPSK到256-QAM时的星座图，越高阶得调制方式调
制效率越高，但不同调制方式时的效率提升也并不是成线性的，越往后提升越不明显。
• 为了提高吞吐率，在 11ax 中引入调制效率更高的更高阶调方式 1024-QAM。支持
3/4和 5/6 两种码率，MCS 方式也因此增加到了 12 种。MCS 越高，吞吐率越高，这
是由于调制编码方式的区别带来的每个子载波代表的bit 数的差异。在使用 BPSK 调
制时每个子载波只能表示 2 个 bit，16-QAM 时每个子载波表示 4 个bit，64-QAM
时，每个子载波表示 6 个 bit，而在引入 256-QAM 后，每个子载波可以表示8 个bit。
图中给出了从 256-QAM 到1024-QAM 时的星座图，越高阶得调制方式调制效率越
高，但不同调制方式时的效率提升也并不是成线性的，越往后提升越不明显。

• OFDM 模式
▫ 用户是通过不同时间区分出来的。每一个时间片段，一个用户完整占据全部的
子载波。 OFDM工作模式：用户是通过不同时间区分出来的。每一个时间片段，
一个用户完整占据全部的子载波，并且发送一个完整的数据包。
• OFDMA模式
▫ AP依据多个用户的通信需求决定如何分配信道，始终在下行方向分配所有可用
的资源单元。它可能一次将整个信道仅分配给一个用户或者它可能对其进行分
区，以便同时服务多个用户。用户是根据时频资源块RU区分出来的。我们首先
将整个信道的资源分成一个个小的固定大小的时频资源块，这个时频资源块也
就是RU（Resource unit）。在该模式下，用户的数据是承载在每一个RU上的，
故从总的时频资源上来看，每一个时间片上，有可能有多个用户同时发送。
▫ OFDMA模式下，可以更加细腻的分配信道资源，同时提供更好的QoS。
• RU（Resource Unit）
▫ 在802.11ax中RU是一个相对的概念，即存在很多种不同大小的RU。802.11ax
给出了不同大小RU所包含的子载波数量，包括26/52/106/242/484/996/2*996
等多种规格。484-tone RU仅出现于40 MHz、80 MHz 以及160 MHz信道带宽
中，996-tone RU仅出现于80 MHz以及160MHz信道带宽中，2x996-tone RU
仅出现于160 MHz。

• Wi-Fi 6标准里采纳了这种技术来提高频谱的利用效率，以80 MHz的频宽为例，最多
可以分成37个资源单元，同时供37个用户并发。
• Wi-Fi 6对子载波的间隔进行了重新设计，将子载波间隔从Wi-Fi 5的312.5 kHz，变成
78.125 kHz，通过把子载波间隔缩小4倍，即在相同信道频宽(MHz)条件下，Wi-Fi 6
的子载波数量也提升到Wi-Fi 5的4倍。
• OFDMA相比OFDM一般有两点好处：
▫ 资源的更细腻分配。特别是在部分节点信道状态不太好的情况下，可以根据注
水定理的思想（即根据信道质量分配发送功率），来更细腻化的分配信道时频
资源。
▫ 能够更好的提供QOS。因为初始的802.11是占据整个信道的，如果有一个QOS
数据包需要发送，其一定要等之前的发送者释放完整个信道才行，所以会存在
较长的延迟。在OFDMA的情况下，由于一个发送者只占据部分信道，所以能够
减少QOS节点接入的延迟。
▫ 更多的用户并发及更高的用户带宽。
• 注：26-tone RU与雷达信号相似，容易引起雷达误检测。

• 802.11ax中最小RU尺寸为2MHz，最小子载波带宽是78.125kHz，因此最小RU类型为
26子载波RU。以此类推，还有52 子载波RU，106子载波RU，242子载波RU，484子
载波RU和996子载波RU。
• 对于一个RU来说，包含有数据子载波以及导频子载波，数据子载波主要用于承载数
据，导频子载波主要是用于信道估计，各子载波数量与RU大小关系如下表所示：