基礎(chǔ)
Beamforming即波束成形，是一種讓信號能量集中在一個(gè)方向上傳輸?shù)募夹g(shù)。它對傳統(tǒng)wifi主要有2點(diǎn)提升：

天線信號增強(qiáng)，改善傳輸速度和信號范圍。
空間上的沖突域隔離，提升網(wǎng)絡(luò)的整體吞吐量。
信號增強(qiáng)作用
由于能量集中在一個(gè)方向上，相同的tx power的情況下可以打得更遠(yuǎn)。在同樣的位置上，接收方可以獲得更高的增益，因而，可以維持在更高的data rate上。下圖說明了station與ap之間的距離與data rate的關(guān)系，采用beamforming技術(shù)在接收端可以獲得額外2.5dB增益。同樣以MCS9的data rate傳輸時(shí)，采用beamforming技術(shù)后的信號打得更遠(yuǎn)。往同一位置發(fā)送信號時(shí)，采用beamforming技術(shù)時(shí)可以站更高的rate上。這個(gè)現(xiàn)象在中距離時(shí)表現(xiàn)最明顯，如下圖，傳統(tǒng)技術(shù)只能站在MCS5的檔位，而beamforming技術(shù)仍可以輕松站在MCS7上。

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傳輸過程
采用波束成形發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備叫Beamformer，相應(yīng)的接收方叫Beamformee。

想要將信號對著Beamformee發(fā)送，首先需要知道Beamformee的方位，這個(gè)就是由Channel calibration完成。Beaformer發(fā)送NDP給Beamformee，Beamformee在各天線收到各子載波的信號，且將結(jié)果匯整生成Feedback Matrix（反饋矩陣），發(fā)送給Beamformer。Beaformer根據(jù)Feedback Matrix，推導(dǎo)出Steer Matrix（引導(dǎo)矩陣），從而獲得Beamformee的方向。
確認(rèn)方向以后，Beamformer通過改變天線組中不同天線的相位，引導(dǎo)信號向Beamformee的方向發(fā)射，在這個(gè)方向上信號會(huì)疊加而增強(qiáng)，而其他方向信號很弱。
Beamformee收到數(shù)據(jù)以后，進(jìn)行Ack。

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802.11ac的Null Data Packet(NDP) Beamforming
Beamforming技術(shù)最早由802.11n提出。它定義了多種方法，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，而且station與ap雙方同時(shí)支持某一種方法時(shí)才能使用。所以，好多廠商因?yàn)槌杀究紤]，沒有在產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。為了不讓悲劇重演，802.11ac將方法精減到一種，叫做Null Data Packet(NDP) sounding，極大的簡化了產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)成本。同時(shí)提出了MU-MIMO技術(shù)，它允許ap同時(shí)給多個(gè)station同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)一步優(yōu)化全網(wǎng)的吞吐量。

Null Data Packet(NDP) sounding
Single User(SU)-Beamforming
NDP Announcement是控制幀，這一幀是全向發(fā)射，用于向全網(wǎng)通知下面要進(jìn)行Beanforming的信道測量了，大家不要發(fā)包，保持安靜。SIFS表示這個(gè)過程不會(huì)被打斷。
NDP不是我們熟悉null data 包，這個(gè)NDP沒有802.11的mac頭，它只有物理層的頭，沒有數(shù)據(jù)部分。它被Beemformee用來計(jì)算生成Feedback Matrix。
Compressed Beamforming是action幀。它包含了對NDP的測量結(jié)果，用于Beamformer計(jì)算Steer Matrix。因?yàn)閿?shù)據(jù)量大所以需要壓縮傳輸。數(shù)據(jù)量的大小與雙方的天線數(shù)，傳輸?shù)腷andwith有關(guān)。

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Single User(SU)-Beamforming 幀格式
NDP Announcement 格式

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NDP 格式

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Compressed Beamforming格式

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Muti-User(MU)-Beamforming
多用戶的情況大概與單用戶相同，也是以NDP Anouncement開始，搶到信道以后，后面都是以SIFS間隔進(jìn)行通信，保證整個(gè)過程不會(huì)被打斷。當(dāng)各Beamformee(下圖中的Beamformer1~3應(yīng)該為Beamformee 1~3)收到NDP后，依次回報(bào)Compressed Beamforming。Beamformer會(huì)用Beamforming Report Poll（控制幀）來輪循每個(gè)Beamformee。

Muti-User(MU)-Beamforming幀格式
NDP Announcement 格式

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Beamforming Report Poll frame

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的802.11ac/ax (wifi6)中的Beamforming技术介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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