（本文編譯自Electronic Design）

Wi-Fi 8（802.11bn）1.0草案的發(fā)布，極大地明確了旨在實(shí)現(xiàn)超高可靠性（UHR）的物理層特性。盡管部分行業(yè)人士可能曾期待會有突破性的新型調(diào)制方式、超320 MHz的更寬信道或全新的多輸入多輸出（MIMO）方案發(fā)布，但這份初始草案展現(xiàn)了一種更為精妙的思路。Wi-Fi 8引入了優(yōu)化機(jī)制，對現(xiàn)有特性進(jìn)行了完善和微調(diào)，以提升其性能表現(xiàn)。

一個現(xiàn)實(shí)情況是，即便Wi-Fi 7具備豐富的特性，包括上行正交頻分多址（UL-OFDMA）、多鏈路操作（MLO）和320MHz信道，其在現(xiàn)實(shí)世界的廣泛部署仍面臨挑戰(zhàn)。盡管營銷宣傳頗具吸引力，但實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)部署以及讓這些先進(jìn)特性持續(xù)穩(wěn)定發(fā)揮作用，都是復(fù)雜的任務(wù)。

因此，在Wi-Fi 8中，IEEE似乎有意推出一些特性，旨在從根本上提升不同信道條件下的鏈路韌性，并增強(qiáng)整體可靠性。

新的物理層特性可主要?dú)w為三大類：抗干擾性、可靠性和傳輸距離。首先，讀者務(wù)必明確抗干擾性與可靠性的區(qū)別，因?yàn)檫@兩個術(shù)語常被混用。

抗干擾性指的是信號完整性與抗干擾能力，具體而言，即在復(fù)雜的信道環(huán)境下，信號保持自身質(zhì)量、抵御噪聲或干擾造成的信號衰減的能力。而可靠性則指數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒Ω怕?，核心是確保數(shù)據(jù)以最少的重傳次數(shù)傳遞至接收端。

這兩項(xiàng)指標(biāo)相輔相成，對于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量通信至關(guān)重要。只有明確二者的差異，才能充分理解Wi-Fi 8新特性所產(chǎn)生的作用，以及這些特性的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

抗干擾性：新型調(diào)制編碼策略組合

這類新型調(diào)制編碼策略組合的核心目標(biāo)是優(yōu)化速率自適應(yīng)能力。Wi-Fi 8雖未推出全新的調(diào)制方式，但通過采用更低的碼率增加傳輸冗余度，大幅提升了現(xiàn)有調(diào)制方式的抗干擾能力。

Wi-Fi 7中的0-15級調(diào)制編碼策略被Wi-Fi 8沿用，同時依據(jù)版本0.3草案規(guī)范，新增了針對四相相移鍵控、16進(jìn)制正交振幅調(diào)制以及256進(jìn)制正交振幅調(diào)制的調(diào)制編碼策略參數(shù)（參數(shù)編號 17、19、20、23）（見圖 1）。

圖1：針對每條空間流的獨(dú)特特性定制調(diào)制方式

非均等調(diào)制技術(shù)

該特性支持在多條空間流中采用非對稱調(diào)制方式，其核心作用是提升多輸入多輸出系統(tǒng)的傳輸效率。

在傳統(tǒng)的多輸入多輸出傳輸模式中，無論各條空間流自身的信道條件如何，都會采用相同的調(diào)制方式。而不同空間流所處的信噪比環(huán)境往往存在差異，這就使得整體傳輸速率常常受限于性能最差的那條空間流。非均等調(diào)制技術(shù)恰好解決了這一問題，它允許依據(jù)每條空間流各自的信道條件，為其匹配不同階數(shù)的調(diào)制方式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體傳輸性能的優(yōu)化。

需要注意的是，當(dāng)前規(guī)范對非均等調(diào)制技術(shù)的應(yīng)用做出了一定限制：僅適用于空間流數(shù)量為2-4條的配置場景，不支持二進(jìn)制相移鍵控調(diào)制，且僅可用于單用戶多輸入多輸出場景。

增強(qiáng)型遠(yuǎn)距離物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元

在超高可靠性技術(shù)架構(gòu)下，IEEE專門為終端設(shè)備推出了增強(qiáng)型遠(yuǎn)距離物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元。該數(shù)據(jù)單元的核心設(shè)計(jì)目標(biāo)是緩解上行鏈路與下行鏈路之間顯著的鏈路預(yù)算失衡問題。

Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)普遍面臨一個難題：無線接入點(diǎn)的發(fā)射功率通常處于較高水平，終端設(shè)備很容易接收到其發(fā)出的信號。與之相反，終端設(shè)備的發(fā)射功率一般較低，這就導(dǎo)致無線接入點(diǎn)往往難以接收到終端設(shè)備的信號，且距離越遠(yuǎn)，這一問題越突出。這種發(fā)射功率上的差異造成了鏈路預(yù)算失衡，對遠(yuǎn)離無線接入點(diǎn)的終端設(shè)備產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

為解決這一問題，超高可靠性技術(shù)體系引入了增強(qiáng)型遠(yuǎn)距離物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元。這類數(shù)據(jù)單元采用固定20MHz帶寬設(shè)計(jì)，僅適配單空間流傳輸。在2.4GHz頻段中，它可同時用于上行和下行傳輸；而在5GHz與6GHz頻段中，僅支持上行傳輸場景。

為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸與傳輸可靠性的雙重保障，該類數(shù)據(jù)單元采用了較低等級的調(diào)制編碼策略（具體為0級和1級），以此減少信號誤判和數(shù)據(jù)傳輸錯誤。此外，其在52子載波常規(guī)資源單元中加入了四倍頻域復(fù)制機(jī)制，通過增加傳輸冗余度，大幅提升了傳輸可靠性。

標(biāo)準(zhǔn)的超高可靠性增強(qiáng)型遠(yuǎn)距離物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元必須包含標(biāo)記字段和信號字段。其中，標(biāo)記字段可提供額外的信令，幫助接收端區(qū)分該類型數(shù)據(jù)單元與其他物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，該字段通過預(yù)設(shè)子載波模式，使接收端能夠借助互相關(guān)運(yùn)算提升信號檢測效率；而信號字段則承載著正確解析該類型數(shù)據(jù)單元所需的核心信息。

可靠性：加長型低密度奇偶校驗(yàn)碼

在超高可靠性技術(shù)體系中，IEEE對前向糾錯技術(shù)作出了一項(xiàng)重大改進(jìn)，即為終端設(shè)備配置了長度為3888比特的編碼塊。這一舉措使編碼塊長度較Wi-Fi 7中的最長編碼塊實(shí)現(xiàn)了翻倍，大幅提升了系統(tǒng)的糾錯能力。

那么，什么事低密度奇偶校驗(yàn)碼呢？通俗來講，它是一種向原始數(shù)據(jù)中添加冗余比特（即奇偶校驗(yàn)比特）的技術(shù)機(jī)制。這些額外增加的比特能讓接收端成功修正數(shù)據(jù)傳輸過程中可能出現(xiàn)的錯誤，使數(shù)據(jù)在復(fù)雜的信道環(huán)境中更具抗干擾能力，同時顯著提高數(shù)據(jù)解碼成功率，進(jìn)而減少數(shù)據(jù)重傳情況的發(fā)生。

盡管加長編碼塊在保障較高有效吞吐量方面效果顯著，但也會增加時延問題。這是因?yàn)榘l(fā)射端的編碼器與接收端的解碼器都需要處理更長的編碼塊，耗時相應(yīng)增加。不過，這種編碼方式所提升的傳輸穩(wěn)定性，在噪聲干擾較強(qiáng)的環(huán)境（即信噪比差的場景）中優(yōu)勢明顯，尤其能為處于無線接入點(diǎn)信號覆蓋邊緣的終端設(shè)備帶來利好。

根據(jù)技術(shù)規(guī)范，傳輸塊物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元的編碼類型，由用戶信息字段中的上行鏈路前向糾錯編碼類型子字段標(biāo)識。當(dāng)該字段設(shè)置為 “0” 時，表示采用二進(jìn)制卷積碼；設(shè)置為 “1” 時，則表示采用低密度奇偶校驗(yàn)碼。此外，若用戶信息字段中的雙倍長度低密度奇偶校驗(yàn)碼子字段設(shè)置為 “1”，代表采用標(biāo)準(zhǔn)長度為3888比特的低密度奇偶校驗(yàn)碼編碼塊；若設(shè)置為 “0”，則表示采用較短的編碼塊，具體可選長度為648比特、1296比特或1944比特。

傳輸距離：分布式資源單元

顧名思義，該技術(shù)會將資源單元的子載波分布在更寬的帶寬范圍內(nèi)（見圖2）。要理解其設(shè)計(jì)意義，需結(jié)合相關(guān)技術(shù)背景來看：2020年，美國聯(lián)邦通信委員會開放6GHz頻段作為免授權(quán)頻段供設(shè)備使用時，為保護(hù)該頻段原有業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，專門為無線接入點(diǎn)和終端設(shè)備制定了嚴(yán)格的發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)。

圖2：6GHz頻段功率要求概述。

其中，室內(nèi)低功耗終端設(shè)備需遵守最為嚴(yán)格的功率譜密度限制，其功率譜密度上限僅為-1 dBm/MHz。這一嚴(yán)苛的功率譜密度要求往往會限制上行鏈路的傳輸距離，進(jìn)而造成固有的上下行功率失衡問題，終端設(shè)備可輕松接收到無線接入點(diǎn)的信號，但終端設(shè)備發(fā)出的信號卻難以穩(wěn)定傳輸至遠(yuǎn)距離的無線接入點(diǎn)。

分布式資源單元這一特性專為工作在6 GHz頻段的室內(nèi)低功耗終端設(shè)備設(shè)計(jì)。該技術(shù)支持將資源單元的子載波分布在非連續(xù)的物理子載波上，從而有效減少為每個終端設(shè)備分配的每兆赫茲子載波數(shù)量。通過這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)，設(shè)備能夠在不超出監(jiān)管機(jī)構(gòu)規(guī)定的功率譜密度標(biāo)準(zhǔn)的前提下，提升上行正交頻分多址傳輸功率，進(jìn)而有效延長傳輸距離。

強(qiáng)化無線連接性能

這些物理層特性雖未采用顛覆性設(shè)計(jì)，但均經(jīng)過精心研發(fā)，旨在強(qiáng)化無線連接的三大核心要素，即信號覆蓋范圍、傳輸速率與可靠性。這些性能指標(biāo)對終端用戶的使用體驗(yàn)有著深遠(yuǎn)影響。這類特性以確定性和可靠性為核心設(shè)計(jì)目標(biāo)，既適配無線接入點(diǎn)，也兼顧資源受限的終端設(shè)備，有效提升了上行鏈路的傳輸距離與連接穩(wěn)定性。同時，這一針對性設(shè)計(jì)也有助于實(shí)現(xiàn)頻譜資源與網(wǎng)絡(luò)資源的最大化利用。