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# System prepended metadata

title: More 802.11 Enhancement 和 Standard Activities|第十週
tags: [無線與行動網路導論]

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title: More 802.11 Enhancement 和 Standard Activities|第十週
tags: 無線與行動網路導論
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# 更多 Enhancement

下面會介紹更多增強的身法。

# 增加 Throughput 的技巧

Throughput 就是之前提到的傳輸量。提到傳輸量，不得不提我們的 Shannon Capacity

$$
C=Blog_{2}(1+SNR)
$$

所以就跟之前提到的一樣，想要增加傳輸量，不外乎就是增加頻寬跟提高 SNR (或 SINR)。
而要增加頻寬的話，就要跟政府要，所以就有了新的的頻段可以用，像是 WiFi-6E 的 6 GHz。

但是除了上面這兩個方法，我們有了新的技法，MIMO。

## MIMO - Single User

這是一個增加頻寬的技術，詳細原理請修通訊原理。大致原理是，如果頻段之間是 Orthogonal ，則頻寬會跟天線數目成正比。

但是這個呈正比的方式是要配對的，例如下圖：

![](https://drive.google.com/uc?id=1CICNeKZYna9B3cnMrVHYuE84bZsY8vlf&export=download)

可以看到發送端有兩根天線，如果接收端也有兩根天線，並且傳輸時使用的是兩種 Orthogonal 頻率，則頻寬會變成兩倍；如果兩邊的天線數量不一樣，則是取 min。

## MIMO - Multi Users

為了不要有取 min 這個缺點，所以聰明的工程師們想了這個酷東西，詳細原理一樣請修通訊原理。
簡單來說就是一個不夠兩個來湊，如果一隻手機有兩根天線，AP 有四根天線，那麼 AP 會再抓另外一台手機來湊出四根接收方的天線，這樣頻寬就變成四倍了。

![](https://drive.google.com/uc?id=1pC24LwY31YkEwHZqrGYfscAxcFNtDRv1&export=download)

## QAM

之前提到的老朋友 QAM 數，簡單的概念來說，如果有 1024 QAM，代表一個訊號可以有 1024 種可能，也就是的 10 個 bits 的訊號。

![](https://drive.google.com/uc?id=1eu1gUGFYOPrvqsG-law1PlBffOs12JEs&export=download)

>WiFi 7 到了可怕的 4096 QAM，也就是 12 個 bit。

## OFDM 和 OFDMA


先回顧 FDM 當初切頻率的時候，為了不干擾到別人所以會有 gap：

![](https://drive.google.com/uc?id=1fIHYWQvYfls1nU4Ip9ZyZ0NpNeI_P5kW&export=download)

但為了更有效率的使用頻段，聰明的工程師使用了具有 Orthogonal 這個性質的頻率使得，原本的圖可以變得像下圖：

![](https://drive.google.com/uc?id=1Iz3NbnzFa16ao48wDibapNGJjm2m-7C9&export=download)

而這個圖可以表示成下圖：

![](https://drive.google.com/uc?id=1btH1Nezr1dtWuGIk8HLu5pDFT7UnXz01&export=download)

時間軸會有空白是因為 CSMA，subcarrier 就是上圖中每個凸出來的一小部分。
這樣的技術讓原本的頻率間距排得更密。

背後的數學是傅立葉轉換，有興趣的去修數位通訊。

但是聰明的工程師發現，這樣依舊是一個人用一整個頻段，如果有些資料對延遲很敏感的話，資料之間的間隔就會太大，所以 OFDMA 就是連頻率都給他切下去：

![](https://drive.google.com/uc?id=1vp7eRJoM_db5800wk0_cNK5zDrTL_eDr&export=download)

這樣間距就會變小很多，並且在資源的分配上變得更有彈性。
但是這樣的操作，需要上次 AP 的資源分配架構才可以執行。

# Spatial Resource Management

這是空間上管理的更有彈性；回想起之前提到的空間上的頻率重複使用。
而現在的問題來源是 OBSS，也就是範圍重疊了；這可以把之前六角形的概念帶進來，但是會稍微不太一樣，因為各個 AP 重疊的部分都不一樣。

![](https://drive.google.com/uc?id=1L1s_bR1SjJIF_DY2N2lp0nkgtR-OEoOw&export=download)


但是一樣可以套用以前的觀念，就是鄰近的 AP 採用不同的頻率，而這不同的頻率回想之前 2.4 GHz 的不干擾的三個頻段。
總之就是在空間上也會做一些調整，增加 frequency reuse。

# Power save mode - Target wake time / TWT

之前 Beacon 是固定週期發送訊號，然後睡眠的人就是固定那個週期起來聽聽看，所以聰明的工程師覺得那樣子還是不夠省電，所以就有了 STA 跟 AP 協調的一個時間「target wake time」。
當到了跟 AP 協調的時間， Beacon 會用 trigger frame / TR 叫 STA 起來。

這個是啟發自 IOT 的應用，例如森林裡記錄的資料可能一天才傳一次，所以不像之前通常是 200ms 傳一次，所以需要更省電的做法。
另一個是啟發自，當初會因為多個裝置同時起來聽 Beacon 導致頻段擁擠，所以有了 TWT 讓群眾的時間錯開了。

# Range Extension - Gaurd interval

原本傳輸訊號時，因為會有反射等等因素造成多份 copy 在不同時間收到，也就是所謂的 ISI。
因此當初有設還夠用的 gaurd interval 長度。但是現在如果要傳的距離越長，固定的 gaurd interval 長度就不夠用了，因為長度越長，發生重疊的間隔時間會越長，gaurd interval 要越大。
所以如果有不同長度的 gaurd interval 會在標頭多記錄訊息。

# Spatial multiplexing

當傳輸跟接收兩方的兩個天線都在不同地點，如果成功收到的話會有兩倍的能量，同時訊號要是 orthogonal 則其中能量的聯立就可以解出來。
>其實就是上面提到的 MIMO

![](https://drive.google.com/uc?id=1oze3mCMxfwd1u1Y5RDFv9inABesZIzJ7&export=download)

這張則是 Mutiluser MIMO 的圖，AP 的其中兩個天線對到上面的手機，另外兩隻天線對到下面的手機。

![](https://drive.google.com/uc?id=1bBVc2mefXrcOx1dz8fiiwwhK7FyjtKzL&export=download)

# Channel Sounding

Major 我的 channel。Beamformer 是發送端，Beamformee 是接收端。
發送端會先送一些小小的訊號 NDP，然後接收端回傳他收到的情況，之後發送端才會發送orthogonal 的 code；也就是說會先做確認環境狀態的動作。

![](https://drive.google.com/uc?id=1h9LRm1Qbky5CTKN3ZKXnVvcdKTnaw4k3&export=download)

圖片中就是簡單的三步驟：

1. 發送端說我要開始量測囉，發送 NDPA / null data packet announcememt
2. 發送端發送量測內容，發送 NDP
3. 接收端回報量測結果，發送 CBF Report

但如果有兩個裝置，那麼 AP 就要決定誰先回傳報告，也就是採用 Polling 的方式：

![](https://drive.google.com/uc?id=1EfpXzVSVTpZDQClt71xLT9AAGnzjq5LK&export=download)

同時回傳報告的話就會碰撞。所以其實這裡還可以搭配切頻率的概念，這樣就可以讓多個訊號在同個頻段傳，像前面的 OFDMA。
>null data 的意思是用來量測的信號。

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老師說其實看那些技術細節、內容等等，不是把他背起來，而是搞清楚那個動作想要達成的核心概念是甚麼。例如像這裡就是要確認環境而做了前置動作。

# MU-MIMO Data Transmission

![](https://drive.google.com/uc?id=1ywpRkE7oY5lCtgag4hYytNlzBOSXm8OD&export=download)



MU MIMO 是傳輸資料的訊號；前面提到 MU MIMO 會同時傳訊號給多個人，而接收端收到訊號後要回傳 ACK，但是跟上面的 NDP 一樣，為了避免碰撞，一樣要有 Polling 的行為。
>BlockAckReq(BAR) BlockAck(BA)

## 其他資訊

### WLAN sensing

網路是用電磁波傳輸資料，而電磁波另一個用途就是雷射的回傳，可以用於很多的偵測用途。

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:::info
這個章節是以前沒有的，因為老師這幾年有加入會議，所以今年新增了新的章節
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# 802.11 Standard Activities

1. 802會跳號是因為有些技術沒再更新了。
2. Published Amendment：就是上面提到的很多 Enhancements
2. TaskGroup(TG) without approved draft：就是有些新想法被提出，但是大家還沒有共識
4. Working Group(WG) Letter Ballot：TG 接下來大家有共識會進入 WG 階段
5. SA Ballot：然後接下來會進入投票

![](https://drive.google.com/uc?id=1IjLPK7y-qapGOWjTE_ZeBDMV4c6YLmT1&export=download)

![](https://drive.google.com/uc?id=1_aNZI0H77Y5Rze45LPDkAptWwh3DSkTH&export=download)

- Coexistence 是指跟其他802的共存性
- Ambient power 叫做環境能源，其實就是指無線充電的部分
- 6E 的 E 就是 Enhancements 的意思，增加了 6 GHz 的頻段
- 光通訊：其實機制都跟電磁波一樣，但是頻段移到可見光

## 802.11bc

一份 Broadcast 比多份的 unicast 好

## 802.11bd

算是建立在前人的基石上，用於車聯網；由於車速比較快，所以有多了 mid amble ，就是類似之前preamble 的部分，在中間也做一次，還有其他為了資料正確性的措施。

noncontiguous spectrum  非連續的頻譜

## 802.11bh

可以改ID或者說 mac 地址

