3. 4096-QAM

摘要

本章主要介绍了Wi-Fi 7引入的4096-QAM对数据传输速率的提升。

3.1 4096-QAM

对速率的提升 Wi-Fi 标准一直致力于提升数据传输速率，一种思路是提升单位符号（Symbol）携带数据的能力。如图 3-1 所示，如果我们把承载数据的符号比作车，把携带的数据比作待运输的货物。原本一辆车只能携带 8bit 数据，如果能增加携带数据量，那么同样的一辆车，比原先携带的内容多了，数据传输速率自然快了。

图3-1 不同协议下的QAM 携带数据量

在 Wi-Fi 标准中，提升单位符号携带数据的能力就是提高 QAM 的阶数。如图 3-2 所示，Wi-Fi 5 采用的 256-QAM 正交幅度调制，每个符号传输 8bit 数据，Wi-Fi 6 采用 1024-QAM 正交幅度调制，每个符号位传输 10bit 数据，而 Wi-Fi 7 将会采 4096- QAM 正交幅度调制，每个符号位传输 12bit 数据。从 8bit 到 10bit 再到 12bit，就单条空间流数据吞吐量而言，Wi-Fi 6 较 Wi-Fi 5 提高了 25%，Wi-Fi 7 较 Wi-Fi 6 提高了 20%。

图3-2 Wi-Fi 5、Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 7 的QAM 星座图

3.2 QAM 的阶数越高越好吗？

需要注意的是，QAM 的阶数并非越高越好。因为发送一个符号所用的载波频宽是固定的，发送时长也是一定的，阶数越高意味着两个符号之间差异就越小。这不仅对收发两方的器件要求很高，而且对环境的要求也很高。如果环境很嘈杂（SNR 较小），则符号很容易因为命中星座图中相邻的其他点导致解调错误。这就意味着，如果环境过于恶劣，终端将无法使用高阶的 QAM 模式通信，只能使用较低阶次的调制模式。举个日常生活中的例子，两个人对话，如果彼此讲话速度很快，这就要求周围环境不能太吵，要是背景太嘈杂，显然也是听不清的。

4. MRU

摘要

本章主要介绍了Wi-Fi 7引入MRU的原因、MRU资源分配组合。

4.1 OFDMA 和 RU

在介绍 MRU 之前，我们需要先简单了解下什么是 RU，以及引入 RU 概念的 OFDMA。

什么是 OFDMA

为了实现多用户共享信道资源，从而提升了频谱利用率，从 Wi-Fi 6 开始引入了多用户传输技术 OFDMA，这和 Wi-Fi 5 标准使用的 OFDM 很不一样。对 OFDM 而言，在每个周期内，AP 与每个用户都是单点通信的，如果 AP 需要跟 3 个用户进行通信，那就得 3 个周期。OFDM 下通信都是基于单用户的，即每次发送数据，不管用户数据量大小，一个用户要占用整个信道。举个例子，大家可以把信道看成一辆送货的小车，如果用户的数据包很小，例如即时消息、浏览网页，数据包用不了整个信道，那么小车是装不满的，剩下车厢空间就浪费了，如图 4-1 所示。

图4-1 OFDM 下的多用户传输

如何把这一部分闲置的空间利用起来呢？这就是 Wi-Fi 6 引入 OFDMA 的原因。 OFDMA 的做法是将信道划分成不同资源单元 RU（Resource Unit）。在发送数据时，不同的用户只会占用某一个资源单元而非整个信道，这样就能实现一次向多个用户发送数据，如图 4-2 所示。

图4-2 OFDMA 下的多用户传输

由于 OFDMA 则是点对多点通信的，一个周期就完成了 OFDM 在 3 个周期的通信，效率自然就高了。

RU 和子载波

前文介绍了 OFDMA 的基本原理，其中提到了 RU。为了简化 OFDMA 的调度，WiFi 6 只定义了 7 种 RU 类型，分别是：26-tone RU、52-tone RU、106-tone RU、 242-tone RU、484-tone RU、996-tone RU 和 2x 996-tone RU。Wi-Fi 7 由于引入了 320MHz 信道，则会多一种 RU 类型。不同信道带宽下，不同类型 RU 的数量如表 4-1 所示。如果将 320MHz 信道都划分成 26-tone 的 RU，那么理论上可同时跟 148 个终端同时通信。

表4-1 不同信道带宽下RU 的数量

其中，XX-tone RU 中，XX 代表该 RU 包含的子载波数量，例如 26-tone RU 代表着该 RU 包含 26 个子载波。

这里提到了一个概念——子载波。大家都知道，无线信号是加载在某个固定频率上进行传输的，这个频率被称为载波。802.11 标准中，对传输频率有更细化的划分，而这些划分出的频率被称为子载波。以 20MHz 信道为例，从 Wi-Fi 6 标准开始，可划分成的 RU 类型如图 4-3 所示。20MHz 信道被划分成 256 个子载波，子载波间隔从 Wi-Fi 5 的 312.5kHz 减小到 78.125kHz，其中用于数据传输的数据子载波（DataTones）数量为 234，也就是前文提到的有效子载波为 234。对 Wi-Fi 7 引入的 320MHz 信道带宽，子载波总数就是 4096，有效子载波为 4x 980。

图4-3 20MHz 信道带宽的 RU 划分