Wi-Fi中的中国标准—802.11aj
当然,OFDM也存在一定的缺陷:峰均功率比较大,容易导致非线性失真,还有对载波频率偏移比较敏感等。这些不足之处恰恰正是SC的优势所在。OFDM和SC两种技术在性能上的优势互补,可以很好的应对不同的信道环境。因此,OFDM和SC两种模式在IEEE 802.11aj中的共存让其具有更强的适应性和更广阔的应用前景。
CMMG的前导preamble也同样包括STF和CEF,是PHY PPDU的一部分,用于数据包检测、自动增益控制(AGC)、频率偏移估计、同步、传输模式指示(控制模式、SC 模式或 OFDM 模式)、传输带宽指示(540 MHz 或 1080 MHz)以及信道估计。
控制模式的PPDU与CDMG没有本质区别,我们来看一下SC模式的PPDU如下图。首先多了一个SIG,SIG为信令字段,载有数据部分的指示信息,包含编码调制方式、分组的速率和长度等。SIG还具有指示SC与OFDM模式切换的信息。还有SCTF:SCTF是可选的,仅在1080MHz信道带宽下传输,由长度为512的ZCZ(zero correlation
zone)序列组成。在MIMO传输中,不同的发射天线发射不同的前导码,前导码由四个ZCZ序列中的一个组成,这样可以提升系统在精确同步和信道估计上的性能。实际上这种技术在CDMA中最早被使用。
SC模式下EVM的要求如下:
CMMG的OFDM模式是可选的,PPDU格式如下图。最明显的一个区别是,CMMG设计了新的STF字段(OSTF:OFDM Short Training Field)和CE字段(OCEF:OFDM CEF),OSTF主要目的是改进MIMO发射中的自动增益控制估计。OCEF为接收机提供了一种用于估计星座映射输出(或如果采用 STBC,则STBC编码器输出)与接收链路之间的MIMO信道的方法。
OFDM模式下的EVM要求见下图。相比于SC模式,调制没有了π/2的旋转,关于π/2旋转的调制方式,可以参考一起来学802.11物理层测试标准(11ad-DMG-3)。
不同模式下,通用的频谱模板如下图:对于540MHz或1080MHz带宽信号,频谱发射模板在0dBr(相对于信号最大频谱密度点)的带宽对应为470MHz或940MHz,也就是频率偏移在±235MHz或±470MHz。当频率偏移为±330MHz或±660MHz时为-17dBr,当频率偏移为±1350MHz或±2670MHz时为-22dBr,当频率偏移为±1530MHz或±3060MHz及以上时为-30dBr。 中间各段频率偏移的要求,应在dB域内线性插值。下图中横轴的数值为归一化:(频率偏移/带宽B)的结果。
这张图是东南大学用原型机跑出来的CMMG性能结果截图,实验环境是在室内10几米到85米的距离范围,使用64QAM调制、3/4码率和540MHz传输带宽传输两个空间流,实现了4.085Gbps的数据传输速率。
03、目前国内的频段使用规定
以上CDMG和CMMG这两个毫米波频段的Wi-Fi标准是由中国主导制定的。从2011年开始由中国电子技术标准化研究院、东南大学、海思半导体、中兴通讯等进行相关的研究,并于2012年成立了IEEE 802.11aj任务组。随后,2013年我国工信部无[2013] 500号文件《工业和信息化部关于发布40-50吉赫兹(GHz)频段固定业务中点对点无线接入系统频率使用事宜的通知》和工信部无[2013] 502号文件《工业和信息化部关于发布40-50吉赫兹(GHz)频段移动业务中宽带无线接入系统频率使用事宜的通知》发布。然后是802.11aj-2018的发布。这些都有力推动了毫米波Wi-Fi的发展。
但在2023年,工业和信息化部对这两个文件提出了拟废止的征求意见通知,所以11aj的应用暂时并未得到广泛的推广。但作为对毫米波频段Wi-Fi系统的尝试,11aj作为我国自主知识产权的标准,对整个毫米波产业的发展具有非常重要的意义。