WiFi通信系统简介

WiFi（Wi-Fi），是Wi-Fi联盟的商标，也是一个基于IEEE 802.11标准的无线局域网（WLAN）技术。从1997年第一代IEEE 802.11标准发布至今，802.11标准经历了7个版本的演进，在Wi-Fi 6发布之前，Wi-Fi标准是通过从802.11b到802.11ac的版本号来标识的。

随着Wi-Fi标准的演进，Wi-Fi联盟为了便于Wi-Fi用户和设备厂商轻松了解Wi-Fi标准，选择使用数字序号来对Wi-Fi重新命名。

WiFi遵循802.11协议

IEEE802.11系列常见协议

•11a: for 5GHz at up to 54 Mb/s

•11b: for 2.4GHz at up to 11 Mb/s

•11g: for 2.4GHz at up to 54 Mb/s

•11n: for 5GHz and 2.4GHz using MIMO at up to 600Mb/s

•11c: Bridge operation

•11d: International roaming

•11e: Quality of Service (QoS)

•11f: Inter-Access Point Protocol (IAPP)

•11h: spectrum protection for radar and satellites

•11i: security

•11j: for Japan

•11k: radio resource measurement

•11p: for vehicular environment

•11r: fast roaming

•11s: ESS mesh networking

•11T: wireless performance prediction

•11u: interworking with non-802 networks

•11v: WLAN management

•11w: protected management

•11y: 3650-3700 MHz in US

•11z: Direct Link Setup

802.11协议主要包括数据链路层和物理层。

数据链路层：决定如何传输数据与访问规则，采用冲突避免（CSMA/CA）机制控制对传输媒介的控制。MAC负责访问机制，分段，加密处理。

物理层：定义传送与接收的规则，主要为直接序列扩频物理层（DSSS）与正交频分复用物理层（OFDM）。PLCP(物理层汇聚协议）负责将MAC帧映射到传输媒介，PMD负责调制、编码转换为无线电波。

WiFi物理层采用两种方式：DSSS与OFDM

1）DSSS：用扩频技术提高抗干扰能力

直接序列扩频为一种扩频技术，信号经过扩频处理后，以数学转换方式将窄带输入信号平坦化，分布至较宽的频带。接收时，通过相关性将信号还原。直接序列扩频可以提高系统的抗窄带干扰能力。如下图所示。

2）OFDM：利用OFDM技术提高通信容量、减小多径效应影响

正交频分复用，将带宽分割成许多副载波片段。从每个信道取得编码以后使用快速傅里叶逆变换（IFFT）由每个子信道的振幅产生一个组合波形，OFDM接收机使用快速傅里叶变换（FFT）从所得到的波形中取得每个副载波的振幅。802.11g带宽为20MHz，有64个副载波，48个用于数据传输，12个用于降低邻道干扰，其余4个用于发送导频进行信道估计。

工作过程

协议：

WiFi频段属于ISM频段，多技术共存，干扰较多。

WiFi采用802.11协议，对信道进行侦听，使用CAMA/CA（载波监听多路访问及冲突检测）技术，

在发射前会侦听“安静”通道。

切换信道

对用户进行身份验证

发送过程

1.初始是Rx状态，若收到上层的PHY_TXSTART.req(TXVECTOR)信息，则PHY层转换到Tx Init状态

2.当成功转移到Tx Init状态后，下一个状态是Gen. Pream.状态，这一步是用来产生preamble的，这里同时PHY会向MAC层反PHY_TXSTART.confirm信息。

3.当转移到Encode SIGNAL状态后，这里是对preamble中的singal字段进行封装。

当接收到从MAC层发送过来的PHY_DATA.req之后，PHY转移到Encode Data状态，对数据进行发送，知道上层数据发送完毕，MAC层会传递来PHY_TXEND.req信息，若最终发送完成后，转移为Rx状态，并等待下一次传输。

接收过程

1.在Rx状态下，首先节点还是通过ED和CS的方式判断信道是否空闲，以及有没有对应的数据帧在信道中进行传输。

如果CS检测到的话，那么可能就存在一个数据帧，那么需要再次通过FD来确定是不是一个数据帧。

2.当FD识别到数据帧起始之后，转移入PMD Est.状态。

3.当成功解析到了SIGNAL字段之后，PHY层会对其数据字段的传输速率是否匹配进行判断，如果该速率是支持的话，那么转移至DATA Decode状态。

4.如果SINGAL字段解析成功，且速率匹配的话，那么就正常接收数据包，并反馈给MAC层PHY_RXSTART.ind信息，最终当数据接收完毕之后，反馈给上层PHY_RXEND.ind信息，然后回到初始状态。

不同速率下的灵敏度

最后的话

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