一文读懂WI-FI 7技术

wifi7，⽹络通俗写法；标准写法是：Wi-Fi7，也就是IEEE802.11be标准。

当前主流的无线技术wifi6，也是⽹络通俗写法；标准写法是：Wi-Fi6，也就是IEEE802.11ax标准。

根据Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）数据，下⼀代360度AR/VR应⽤对⽆线带宽的需求最⾼已经达到 200Mbps；另据来⾃英美2000位游戏玩家的⼀线调研报告，“97%的游戏玩家曾经遇到过延迟问 题”。从应⽤出发，⼤带宽、低时延的下⼀代⽆线⽹络呼之欲出。 Wi-Fi联盟在2019年推出IEEE802.11ax标准（Wi-Fi6）的4年后，即将推出新⼀代IEEE802.11be标 准，即Wi-Fi7。

WIFI联盟为IEEE802.11be标准设定的⽬标主要为两个：最⼤吞吐量⾄少达到30Gbps（a maximum thoughtput of at least 30Gbps）、最差的时延和抖动⽔平得到提升（improved worst case latency and jitter）。这两个⽬标，⼀个提升数据传输速率；⼀个降低时延。

1. WI-FI7相关基本概念

Wi-Fi通信在物理上的传输载体是电磁波。可以Wi-Fi通信的电磁波，⼀般分为三个频段（band）： 2.4GHz频段、5GHz频段、6GHz频段。

频段进⼀步划分为较⼩的信道（Channel）。

以2.4GHz频段为例，频率从2.401GHz到2.483GHz，被分为13个信道（2.4G频段⼀共14个信道，中国 只开放前13个信道）。

• 信道带宽（Bandwidth），也称频宽，信道最⼤频率减去最⼩频率的差值，表⽰这个信道覆盖频率范围。 2.4G频段中每个信道带宽是22MHz。⼀般说信道带宽20MHz，因为这22MHz中有2MHz是隔离带，⽤ 以区隔相邻信道，不传输数据。

• ⼦载波（Subcarrier/Tone），信道进⼀步细分，把20MHz信道细分为256个⼦载波，每个⼦载波频宽78.125KHz。256个⼦载波中，有些是传输管理信息，只有234个传输数据，⼜被称为有效⼦载波。⼦ 载波是⽆线传输在频域上最⼩单位。

• 符号（Symbol），⽆线传输在时域上的传输单位。

• 速率（Rate），就是单位时间内，从AP（Accesspoint，⽆线接⼊点）和STA（Station，⽆线终端） 之间传输的信息量。速率⼀般⽤⽐特/秒（bps）为单位来计量。

2. Wi-Fi7的主要技术原理

2.1 编码⽅式：4096-QAM

编码⽅式是 种⽆线信号调制技术，以⽆线电波的不同幅度、相位或频率的组合来表⽰数据信息。编码⽅式决定了在⼀个符号（Symbol）⾥所能承载的⽐特（bit）数量。

Wi-Fi6采⽤最⾼1024-QAM调制，每个Symbol承载10bit信息。Wi-Fi7采⽤最⾼4096-QAM调制，每个Symbol承载12bit信息。Wi-Fi7编码能⼒是Wi-Fi6的1.2倍，传递信息密度更⼤。

可以形象理解为：⽆线通信就是在AP和STA两地之间通过汽⻋运输货物。信道、⼦载波就是道路的 宽窄，⼀个Symbol就是⼀辆货⻋，货物就是数据信息。Wi-Fi6⼀⻋运输10bit，Wi-Fi7⼀⻋运输量 提升为12bit，Wi-Fi7单⻋运载信息量是Wi-Fi6的1.2倍。

2.2 码率:5/6

实际传输时，单个Symbol的12bit不会都⽤来传输数据，要拿出⼀定bit⽤作纠错信息码，补救传输 过程中可能的错误。单Symbol中排除纠错信息码，有效传输信息占12bit的⽐例就是码率。

Wi-Fi6的1024-QAM调制的码率最⾼是5/6，Wi-Fi7的4096-QAM码率最⾼也是5/6。在码率上，WiFi7并没有提升。

可以形象地理解为：运载信息的汽⻋空间不能装满货物，有⼀定空间⽤作管理。Wi-Fi7的有效运载 率和Wi-Fi6⼀样，均为5/6。

2.3 最⼤信道:320MHz

在中国，Wi-Fi6⽀持2.4GHz、5GHz两个频段，其中5GHz⼜可细分为5.2GHz频段（5G低频段）和 5.8GHz频段（5G⾼频段）。

⽆线传输中，基础信道就是20MHz。2.4GHz频段中⽀持3个⾮重叠20MHz信道， 5.2GHz频段⽀持8个⾮重叠信道，5.8GHz频段⽀持5个⾮重叠信道。Wi-Fi6⼀共⽀持16个⾮重叠 20MHz信道。

要提⾼速率，最直接⽅式是提⾼道路的宽度。通过信道捆绑技术，把多个连续信道捆绑成更⼤带宽 的信道。

信道捆绑技术把连续2个20MHz信道捆绑为40MHz信道，把2个连续40MHz信道捆绑成80MHz信 道，Wi-Fi6最⾼⽀持把2个连续80MHz信道捆绑成160MHz信道。

Wi-Fi7标准中启⽤6GHz频段，在这个频段上有⼤量连续信道，并且⼲扰少，信道质量⾼，更适合 捆绑信道。Wi-Fi7⽀持最⼤捆绑成320MHz信道。

⼀个20MHz的信道可以包含234个有效⼦载波。⼀个160MHz信道 包含1960个有效⼦载波。⼀个320MHz信道包含3920个有效⼦载波。

要让Wi-Fi的速率达到峰值，就只在最⼤信道上传输数据。Wi-Fi6单次最⼤可以传输1960个有效⼦ 载波；Wi-Fi7单次可以传输3920个。Wi-Fi7最⼤单次传输有效⼦载波数量是Wi-Fi6的2倍。

可以形象地理解为：Wi-Fi6在最⼤160MHz带宽下⼀次可以最多并排跑1960辆⻋；Wi-Fi7在最⼤ 320MHz带宽下⼀次最多可以跑3920辆⻋。

2.4 符号传输时间:13.6μs

以上讲的编码⽅式、码率、有效⼦载波数量，都是从空间⻆度，即频域维度⽽⾔；⽽波的传输，还 有传输时间⻆度，时域维度。

从时域维度看，传输单位是符号（Symbol）。为避免Symbol在传输时的相互⼲扰，在相邻 Symbol传输的中间设定保护间隔（GuardInterval），GI。单位是微秒（μs）。1秒(s)=1000000 微秒(μs)。

⼀个完整的Symbol传输时间=单Symbol传输时间+GI

Wi-Fi6和Wi-Fi7的单Symbol传输时间没有变化。单Symbol传输时⻓都是12.8μs。选择GI0.8μs来 计算，1000000/(12.8+0.8)=73529。表⽰⼀秒钟可以发出73529个Symbol。

在Symbol传输能⼒上，Wi-Fi7和Wi-Fi6的能⼒⼀样，没有提升。

可以形象地理解为：在Wi-Fi7的320MHz捆绑信道上，每排可以并排跑3920辆⻋，⽽1秒钟可以跑 73529排。

2.5 空间流数量：8 * 8 MIMO

在Wi-Fi6和Wi-Fi7中，采⽤多⽤⼾-多进多出技术（MU-MIMO），Multi-UserMultiple-Input Multiple-Output。在AP发射端和STA接收端使⽤多根天线，同时传输和接受多个数据流，以提⾼ ⽆线传输的速率。每个独⽴的数据流都是⼀个空间流，通过不同的天线传输和接收。

Wi-Fi6最多⽀持8条空间流，即⼀个AP同时对8个外部接收端传输数据（这8个接收端不⼀定是8个 STA，也可以是3个STA的8个接收端）。每⼀条空间流在1秒钟都可以传输前述的数据量，8条空间 流，就是同时传输上述数据的8倍。

之前业界、⽹络上关于Wi-Fi7的MU-MIMO技术的介绍都说：Wi-Fi7将扩展到16条流。但是根据 Wi-Fi联盟Wi-Fi7⼯作组的IEEE802.11be标准，2023年最新3.1草案的内容，明确了Wi-Fi7标准将 最多⽀持8条空间流。在空间流上和Wi-Fi6保持⼀致，没有变化。

可以形象地理解为：从AP端到STA端，⼀条流就是⼀层道路。8条空间流，就是有8层的道路，上下 层列，同时在跑⻋运输信息。当然这⾥是1个AP端，STA端就不⽌⼀个了，可能是多个STA端。但是 这⾥要计算的是AP在Wi-Fi7下的最⼤数据传输能⼒，可以这么计算。

2.6 理论速率计算公式

⾄此，就可以隆重推出Wi-Fi理论速率峰值的计算公式：

Wi-Fi理论速率=编码⽅式* 码率* 最⼤信道有效⼦载波数量* 单位时间符号传输数量* 空间流数量

=12*5/6*3920*73529*8 =23.06Gbps

由此得出：

1）Wi-Fi7理论速率最⼤峰值可以达到23.06Gbps；

2）相⽐Wi-Fi6理论速率峰值9.6Gbps，Wi-Fi7的理论峰值速率是Wi-Fi6的2.4倍；

3）Wi-Fi7相⽐Wi-Fi6，速率提升主要源于以下⼏个技术点

3. Wi-Fi7的主要技术特征

Wi-Fi7的主要技术特征很多，限于篇幅，本⽂仅介绍MLO、PreamblePuncturing、MRU三种技术。

早期的Wi-Fi7技术标准草案⾥有“多AP协同技术”，在最新标准的修订中这个功能被砍掉了，预计留 待Wi-Fi8去实现。

3.1 Wi-Fi7技术之：多链路传输技术（MLO）

多链路传输技术(MLO),Multi-LinkOperation，在⼀个AP⾥，有多个射频芯⽚，2.4GHz芯⽚， 5GHz芯⽚，6GHz芯⽚。AP的多个芯⽚可以同时和⼀个STA建⽴链路通信。MLO是MAC层技术，可 以跨频段地捆绑多个链路成⼀个虚拟链路。

MLO有两种⼯作模式。

其⼀，异步模式，STR（simultaneouslyTXandRX）模式。AP和STA之间的多个链路分别独⽴发 送（TX，transmit）和接收（RX，receive）信息。这样就会存在同⼀时刻，Link1在接收信息，⽽ Link2在发送信息的情况。

异步模式的好处是多个链路独⽴接收、发送信息，传输效率更⾼。

当然异步模式，同⼀时间接收和发送信息，要求两个链路之间不能⼲扰。⽐如，通过频段区隔，两 条链路分别是2.4GHz和5GHz，区隔就很好；或者通过射频芯⽚之间的⼀定物理距离来区隔。如果 两个链路之间有⼲扰，则异步模式不适合。

其⼆，同步模式，NSTR（non-simultaneouslyTXandRX）模式。与上述异步模式相反，多个链 路在同⼀时刻，要么同步接收（RX）信息，要么同步发送（TX）信息。

同步模式的优点是有效避免了两个链路同时接收（RX）和发送（TX）之间的⼲扰。

MLO技术，在AP和STA之间建 多个射频(radio)数据传输链路，整体提升了AP的数据传输速率， 也降低了时延。

据实际测试，其Wi-Fi7设备采⽤MLO技术，同时建⽴5G和6G两条链路，平均时延从Wi-Fi 6的84ms⼤幅下降到6ms。时延在10ms以内，已经接近有线⽹络的时延⽔平。

⼤家可能有个困惑：这⾥的MLO技术跟前⾯讲的MU-MIMO空间流技术有什么异同点？

相同点： MLO技术和MU-MIMO空间流技术，都可以在⼀个AP和STA之间建⽴多条链路通信，同时收发信 息。

不同点： MU-MIMO空间流技术是限于AP中同⼀个射频芯⽚的，⽐如说8条流，指的是⼀个AP中⼀个射 频芯⽚，可以同时对外建⽴8条通信链路，当然这8条通信链路可以和⼀个STA建⽴，也可以跟 多个STA建⽴。 MLO技术是指⼀个AP中多个射频芯⽚同时跟同⼀个STA建⽴通信链路。

可以形象地理解为：在⼀个AP和⼀个STA之间，有三种交通媒介，铁路，公路，航空。通过三 种交通媒介同时通信，⽤到的是MLO技术。单就其中⼀个媒介⽽⾔，⽐如公路，同时有8层公路 可以通信，那就是MU-MIMO空间流技术。

3.2 Wi-Fi7技术之：多资源单元（MRU）

多资源单元，MRU(Multipleresourceuint)，是提⾼频谱资源利⽤率的技术。

Wi-Fi5的OFDM⼯作模式，横轴是时域，纵轴是频域。在⼀个最⼩时间单位⾥，⼀ 个信道只向⼀个⽤⼾发送信息。即⼀个⽤⼾占⽤⼀个单位时间整个信道，不管这个⽤⼾的信息是否 能占满整个信道，存在资源浪费。

Wi-Fi6的OFDMA⼯作模式，引⼊资源单元，RU（ResourceUnit）的概念。把这20MHz的 信道在同⼀个时域单位上划分成多个RU。每个RU包含⼀定数⽬的⼦载波，每个RU向⼀个⽤⼾发送信息。这样在⼀个最⼩时间单位⾥，可以同时向多个⽤⼾同时发送信息，⼤⼤提升了资源利⽤率。

⼀个RU中包含多少个⼦载波，不是随意组合的，Wi-Fi标准规定了RU的固定组合形式，主要有： 26-toneRU（即26个⼦载波组成⼀个RU），52-toneRU，106-toneRU，242-toneRU，484toneRU、996-toneRU、1992-toneRU。

在Wi-Fi6中，⼀个⽤⼾只能对应⼀个RU。Wi-Fi7提出了MRU概念，⼀个⽤⼾可以分配多个RU。

那这个MRU有什么⽤呢？

例如，20MHz的信道，要给3个⽤⼾使⽤。Wi-Fi6中，最⼤资源利⽤率的分配如下：1个⽤⼾分配 106-toneRU，2个⽤⼾分别分配，52-toneRU，⼀共⽤了210个⼦载波（tones），还浪费了24个 ⼦载波（⼀个20MHz信道⼀共234个数有效⼦载波）。

现在，Wi-Fi7应⽤MRU，就可以1个⽤⼾分配106-toneRU+26-toneRU（把2个RU分配给⼀个⽤ ⼾），另2个⽤⼾还是分别分配52-toneRU。这样就把20MHz信道的资源⽤⾜，提升了信道资源利 ⽤率，提⾼速率，降低时延。

需要注意的是，不是任意两个RU都可以组成⼀个MRU的，⽽是有限定条件的。Wi-Fi7标准把RU分 为⼩部RU和⼤部RU两类，规定只有同在⼀类中的RU才可以组合成⼀个MRU，即必须同为⼩部 RU，或同为⼤部RU，才可以组成⼀个MRU。

⼩部RU：26-toneRU，52-toneRU，106-toneRU，

⼤部RU：242-toneRU，484-toneRU、996-toneRU、1992-toneRU

3.3 Wi-Fi7技术之：前导码打孔（PreamblePuncturing）

前导码打孔，PreamblePuncturing（以下简称Puncturing），这个技术在Wi-Fi6标准⾥是可选技 术，由于其技术成本⾼，⼀般产品的实际功能⾥没有这个功能。到Wi-Fi7标准中，这个成为强制标准，即产品必须要具备的功能。

前⾯谈到，为提升速率采⽤信道捆绑技术，⽐如：把8个20MHz的信道捆绑成⼀个160MHz的信 道。

在信道捆绑中，有主信道（Primarychannel）和辅信道（Secondarychannel）之分。在捆绑成 40MHz的信道中，有Primary20信道，Secondary20信道；然后这两个信道⼜共同组成⼀个捆绑 80MHz信道的Primary40，另外的是Secondary40；以上共同组成Primary80，其余的组成 Secondary80。

信道捆绑，以前的协议有两条原则：原则⼀，只能捆绑连续的信道。原则⼆，在捆绑信道模式下， 必须在主信道⼲净、⽆⼲扰的情况下，辅信道才能传输信息。

那假设，当Secondary20出现⼲扰的时候，Primary40整体就是不⼲净的信道，那么Secondary40 就⽆法传输信息了；再进⼀步Primary80也不⼲净，那Secondary80也⽆法传输信息。最后，⼀个 捆绑成160MHz的信道，因为其中⼀个Secondary20的20MHz信道⼲扰，⼀下⼦下降为只剩20MHz （Primary20）传输信息了，7/8信道资源都浪费了。

Wi-Fi7的Puncturing技术正是解决这个问题的。

还是上⾯这个例⼦。Secondary20信道受到⼲扰。采⽤Puncturing技术，直接把这个 Secondary20信道打孔、屏蔽。然后剩余的140MHz信道继续捆绑在⼀起传输信息。此时，还是⼯ 作在160MHz捆绑信道模式下，但实际传输的时候，把Secondary20信道置于Null（空）状态。这 种例⼦中采⽤Puncturing技术，信道利⽤率是之前的7倍（140:20）。

Puncturing技术的核⼼是提升了⾮连续信道的利⽤率，其效果是提升了实际速率，降低了时延。

4. Wi-Fi7技术的应⽤场景

Wi-Fi联盟官⽅在Wi-Fi7标准时，对于其应⽤场景就有了明确预期：AR/VR/XR、全屋视频分发、游 戏、远程医疗、企业制造、虚拟培训、教育、酒店场所。

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