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【技术规范】详解IEEE 802.11ad（60GHz Wi-Fi）技术 - 天线设计 - RF技术社区
IEEE 802.11ad Tutorial | WiGig (60 GHz Technology) basics
IEEE 802.11ad（60 GHz Wi-Fi）
IEEE 802.11ad是一种无线网络标准，也称为WiGig或60 GHz Wi-Fi。这是Wi-Fi的一种形式，它不使用传统的无线频段（例如2.4 GHz或5 GHz），而是使用大约60 GHz运行的无线电频谱的微波部分。它允许高达7 Gbps的惊人的快速数据传输速度。但是，由于它以微波范围频率工作，因此具有无法穿过墙壁的显着缺点，并且其范围仅为3到32英尺（1到10米）。它“快如闪电”，但设计为在没有墙壁或障碍物阻挡时仅覆盖一个房间。 高频可实现超高速数据传输，非常适合无线等应用 扩展坞、高清视频流和 VR/AR 体验。然而，由于其航程有限且较差 障碍物穿透，802.11ad 主要适用于室内环境和点对点通信。 此有关 802.11ad （60 GHz） 技术的教程涵盖 WiGig 基础知识、通道、帧类型、调制码率、频谱模板、11ad 物理层和一致性测试。
IEEE 802.11ad（60 GHz Wi-Fi）的技术特点
WiGig技术使用60 GHz频段，与2.4 GHz和5 GHz两种频段相比，60 GHz频段有更多频谱可供使用，从而通过使用低功率调制方案有更宽的信道来支持高达7 Gbps的更快数据传输速率，因此非常适合室内连接，以支持具有苛刻要求的包括视频在内的多媒体应用。
WiGig/IEEE 802.11ad规范的主要特点包括：最大限度地提高性能；将实施的复杂度与成本降至最小；与现有Wi-Fi技术相协调；提供先进的安全保护。
这些主要功能包括：
1）支持高达7 Gbps的数据传输速率；
2）独特的设计支持诸如手机等低功耗手持设备以及诸如电脑等高性能设备，还采用了先进的电源管理技术；
3）设备能够透明地切换于在任意频段（包括2.4 GHz、5 GHz和60 GHz）上运行的802.11网络之间；
4）支持波束赋形，可最大限度地提高信号强度，并可在10米之外的距离实现良好通信；
5）使用AES加密算法中的Galois/Counter Mode来进行安全保护；
6）支持HDMI、DisplayPort、USB和PCIe的高性能无线实施。
IEEE 802.11ad（60 GHz Wi-Fi）信道
| Country/Region | Frequency range |
|---|---|
| US and canada | 57.05 to 64.00 GHz |
| European union | 57.00 to 66.00 GHz |
| South Korea | 57.00 to 64.00 GHz |
| Japan | 57.00 to 66.00 GHz |
| Australia | 59.40 to 62.90 GHz |
| China | 59.00 to 64.00 GHz |
以下是 WLAN 802.11ad 中使用的 11ad 信道1、信道2、信道3 和信道4。 表 2 提到了频率范围以及用于这些信道的射频中心频率。 所有通道的带宽约为 2.16GHz 宽。
| 802.11ad channel number | RF Center frequency | RF Frequency range |
|---|---|---|
| 11ad Channel-1 | 58.32 GHz | 57.24 to 59.40 GHz |
| Channel-2 | 60.48 GHz | 59.40 to 61.56 GHz |
| Channel-3 | 62.64 GHz | 61.56 to 63.72 GHz |
| Channel-4 | 64.80 | 63.72 to 65.88 GHz |
IEEE 802.11ad（60 GHz Wi-Fi）帧类型
物理层帧格式
图描述了不同的物理层帧格式。如图所示，有四种不同的 PHY 模式。 它们是控制、单载波、低功率单载波和 OFDM。
IEEE 802.11ad（60 GHz Wi-Fi）帧
802.11ad 帧由前导码、标头和负载三部分组成。前导码是已知的数据模式，有助于接收器的前端同步。前端同步涵盖时间、频率和通道校正模块。
标头包含对解码数据包的其余部分（即有效负载）有用的信息。
payload 的调制和编码方案由 header 携带。以下是支持的 802.11ad 调制比特率。
控制数据包标头 = {1 bit（diff.detector 初始化， 4 bits（scrambler init.， 10 bits（长度）， 1 bit（数据包类型）， 5 bits（训练长度）， 1 bit（周转）， 2 bits（保留）， 16 bits（HCS） }
单载波标头 = {7 bits（扰码器初始化）、5 bits（MCS）、18 bits（长度）、1 bit（add.PPDU）， 1 bits（数据包类型）， 5 bits（训练长度）， 1 bit（聚合）， 1 bit（波束跟踪请求）， 4 bits（最后 RSSI）， 1 bits（周转）， 4 bits（保留）， 16 bits（HCS） }
OFDM 标头 = {7 bits（加扰器初始化）， 5 bits（MCS）， 18 bits（长度）， 1 bit（添加 PPDU）， 1 bit（分组类型）， 5 bits（训练长度）， 1 bit（聚合）， 1 bit（bram 跟踪请求）， 1 bit（音调配对类型）， 1 bit（DTP 指示器）， 4 bits（最后一个 RSSI）， 1 bits（转），2 bits（保留），16 bis（HCS） }
STF : Short Training Field
CEF: Channel Estimation Field
IEEE 802.11ad（60 GHz Wi-Fi）调制码率
控制 PHY 的调制码率
| MCS Index | Modulation | Code rate | Data rate |
|---|---|---|---|
| MCS-0 | DBPSK | 1/2 | 27.5 Mbps |
单载波 PHY 的调制码率
| MCS Index | Modulation | NCBPS | Repetition | Code rate | Data rate(Mbps) |
|---|---|---|---|---|---|
| MCS-1 | π/2 BPSK | 1 | 2 | 1/2 | 385 |
| MCS-2 | π/2 BPSK | 1 | 1 | 1/2 | 770 |
| MCS-3 | π/2 BPSK | 1 | 1 | 5/8 | 962.5 |
| MCS-4 | π/2 BPSK | 1 | 1 | 3/4 | 1155 |
| MCS-5 | π/2 BPSK | 1 | 1 | 13/16 | 1251.25 |
| MCS-6 | π/2 QPSK | 2 | 1 | 1/2 | 1540 |
| MCS-7 | π/2 QPSK | 2 | 1 | 5/8 | 1925 |
| MCS-8 | π/2 QPSK | 2 | 1 | 3/4 | 2310 |
| MCS-9 | π/2 QPSK | 2 | 1 | 13/16 | 2502.5 |
| MCS-10 | π/2 16QAM | 4 | 1 | 1/2 | 3080 |
| MCS-11 | π/2 16QAM | 4 | 1 | 5/8 | 3850 |
| MCS-12 | π/2 16QAM | 4 | 1 | 3/4 | 4620 |
OFDM PHY 的调制码率
| MCS Index | Modulation | Code rate | NBPSC | NCBPS | NDBPS | Data rate(Mbps) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MCS-13 | SQPSK | 1/2 | 1 | 336 | 168 | 693.00 |
| MCS-14 | SQPSK | 5/8 | 1 | 336 | 210 | 866.25 |
| MCS-15 | QPSK | 1/2 | 2 | 672 | 336 | 1386.00 |
| MCS-16 | QPSK | 5/8 | 2 | 672 | 420 | 1732.50 |
| MCS-17 | QPSK | 3/4 | 2 | 672 | 504 | 2079.00 |
| MCS-18 | 16-QAM | 1/2 | 4 | 1344 | 672 | 2772.00 |
| MCS-19 | 16-QAM | 5/8 | 4 | 1344 | 840 | 3465.00 |
| MCS-20 | 16-QAM | 3/4 | 4 | 1344 | 1008 | 4158.00 |
| MCS-21 | 16-QAM | 13/16 | 4 | 1344 | 1092 | 4504.50 |
| MCS-22 | 64-QAM | 5/8 | 6 | 2016 | 1260 | 5197.50 |
| MCS-23 | 64-QAM | 3/4 | 6 | 2016 | 1512 | 6237.00 |
| MCS-24 | 64-QAM | 13/16 | 6 | 2016 | 1638 | 6756.75 |
低功耗单载波 （SC） PHY 的调制码率
| MCS Index | Modulation | Effective Code rate | Coding Scheme | NCPB | Data rate(Mbps) |
|---|---|---|---|---|---|
| MCS-25 | π/2 BPSK | 13/28 | RS(224,208)+Block code(16,8) | 392 | 626 |
| MCS-26 | π/2 BPSK | 13/21 | RS(224,208)+Block code(12,8) | 392 | 834 |
| MCS-27 | π/2 BPSK | 52/63 | RS(224,208)+SPC(9,8) | 392 | 1112 |
| MCS-28 | π/2 QPSK | 13/28 | RS(224,208)+Block code(16,8) | 392 | 1251 |
| MCS-29 | π/2 QPSK | 13/21 | RS(224,208)+Block code(12,8) | 392 | 1668 |
| MCS-30 | π/2 QPSK | 52/63 | RS(224,208)+SPC(9,8) | 392 | 2224 |
| MCS-31 | π/2 QPSK | 13/14 | RS(224,208)+Block code(8,8) | 392 | 2503 |
IEEE 802.11ad（60 GHz Wi-Fi）频谱模板
此 11d 频谱模板测量使用 1MHz 的 RBW 进行。 OFDM PHY 使用的标称带宽为 1830.47 MHz，单载波 PHY 使用的标称带宽为 1760 MHz。
