基礎
Beamforming即波束成形，是一種讓信號能量集中在一個方向上傳輸的技術。它對傳統wifi主要有2點提升：

天線信號增強，改善傳輸速度和信號范圍。
空間上的沖突域隔離，提升網絡的整體吞吐量。
信號增強作用
由于能量集中在一個方向上，相同的tx power的情況下可以打得更遠。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的關系，采用beamforming技術在接收端可以獲得額外2.5dB增益。同樣以MCS9的data rate傳輸時，采用beamforming技術后的信號打得更遠。往同一位置發送信號時，采用beamforming技術時可以站更高的rate上。這個現象在中距離時表現最明顯，如下圖，傳統技術只能站在MCS5的檔位，而beamforming技術仍可以輕松站在MCS7上。

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傳輸過程
采用波束成形發送數據的設備叫Beamformer，相應的接收方叫Beamformee。

想要將信號對著Beamformee發送，首先需要知道Beamformee的方位，這個就是由Channel calibration完成。Beaformer發送NDP給Beamformee，Beamformee在各天線收到各子載波的信號，且將結果匯整生成Feedback Matrix（反饋矩陣），發送給Beamformer。Beaformer根據Feedback Matrix，推導出Steer Matrix（引導矩陣），從而獲得Beamformee的方向。
確認方向以后，Beamformer通過改變天線組中不同天線的相位，引導信號向Beamformee的方向發射，在這個方向上信號會疊加而增強，而其他方向信號很弱。
Beamformee收到數據以后，進行Ack。

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802.11ac的Null Data Packet(NDP) Beamforming
Beamforming技術最早由802.11n提出。它定義了多種方法，實現復雜，而且station與ap雙方同時支持某一種方法時才能使用。所以，好多廠商因為成本考慮，沒有在產品中實現這個功能。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，極大的簡化了產品的實現成本。同時提出了MU-MIMO技術，它允許ap同時給多個station同時發送數據，進一步優化全網的吞吐量。

Null Data Packet(NDP) sounding
Single User(SU)-Beamforming
NDP Announcement是控制幀，這一幀是全向發射，用于向全網通知下面要進行Beanforming的信道測量了，大家不要發包，保持安靜。SIFS表示這個過程不會被打斷。
NDP不是我們熟悉null data 包，這個NDP沒有802.11的mac頭，它只有物理層的頭，沒有數據部分。它被Beemformee用來計算生成Feedback Matrix。
Compressed Beamforming是action幀。它包含了對NDP的測量結果，用于Beamformer計算Steer Matrix。因為數據量大所以需要壓縮傳輸。數據量的大小與雙方的天線數，傳輸的bandwith有關。

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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間隔進行通信，保證整個過程不會被打斷。當各Beamformee(下圖中的Beamformer1~3應該為Beamformee 1~3)收到NDP后，依次回報Compressed Beamforming。Beamformer會用Beamforming Report Poll（控制幀）來輪循每個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

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

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