我們曾在一起來學802.11物理層測試標準（WiFi 0/1/2/3/4/5/6/7)中總結過，802.11n又可稱為Wi-Fi 4 以及HT（High-throughput）。相比于之前的11b/a/g，11n最大的進步是有了更大的帶寬40MHz，以及MIMO的使用，使得數據速率進一步提升。即使在十年前支持11ac（Wi-Fi 5）的設備開始普及，也沒有影響11n的繼續使用，因為它的速率足以滿足少量用戶存在下的同時傳輸。

對于Wi-Fi 聯盟而言，為了促進早期設備之間的互操作性，在2007 年就發布了初步的 "Draft-2.0 "規范，也稱為 "Draft-N"。正式的 "Wi-Fi CERTIFIED n "標準于 2009 年獲得批準。

01—11n PHY概述

對于HT OFDM系統的物理層，是在802.11的第19章中規定的。正如我們之前曾在11g的學習中提到過的一起來學802.11物理層測試標準（11g ERP-1)，兼容是802.11系列物理層需要考慮的重要問題，在19章的最開始給出的便是11n如何與之前的11b/a/g兼容的要求：

除了19章的要求外，HT STA還應能發送和接收符合以下要求的11a及11b/g的幀：

在17章11a中，當HT STA在5GHz頻段以20MHz信道寬度工作時；
在16章11b和18章11g中，當HT STA在2.4GHz頻段以20MHz信道寬度工作時；

相應的，工作在5GHz 頻段的HT STA應符合17章的所有規范要求；工作在2.4GHz頻段的HT STA應符合18章的所有規范要求。

基于第17章11a定義的OFDM物理層基礎上，802.11n 技術帶來了多天線的使用，從而提高了距離、可靠性和速度。除了使用11a支持的20MHz帶寬，還定義了在40MHz帶寬下同時發送多達四個數據流的傳輸，理論最高數據傳輸速率可達 600 Mbps。

HT PHY 數據子載波采用BPSK、QPSK、16-QAM或64-QAM 進行調制。使用前向糾錯（FEC）編碼（卷積編碼），編碼率為 1/2、2/3、3/4 或 5/6。LDPC 編碼是可選的。

發送和接收端的其他可選功能包括400 ns（短）保護間隔（GI）、發送波束成形、HT-greenfield格式和 STBC。HT PSDU 的最大長度為 65535 個字節。

此外，19章還定義了基于HT PHY 的變異（variant）PHY（"2 類 HT PHY"）。規定很多，我們把它放在本篇的最后。

02—11n PPDU

11n HT 的PPDU有三種格式，通過這三種格式我們可以清楚地了解到11n是如何與之前的11b/a/g相兼容的：

NON_HT：這種格式的數據包是根據第17章OFDM或第18章ERP規范。支持NON_HT 格式是強制要求。

HT 混合格式（HT_MF）：這種格式的數據包包含與第17章11a和第18章11g接收機兼容的前導碼。定義了非HT-STF (L-STF)、非HT-LTF (L-LTF) 和非HT 信號字段 (L-SIG)，以便它們能被17章和18章的非HT STA 解碼。數據包的其余部分不能被11a或11g STA 解碼。支持HT mixed 格式也是強制要求。

HT-greenfield 格式（HT_GF）：這種格式的 HT數據包不包含非 HT 兼容部分。對 HT-greenfield 格式的支持是可選的。不支持接收 HT greenfield格式數據包的 HT STA 應能檢測到 HT greenfield格式數據包是 HT 傳輸（而非NON_HT 傳輸）。在這種情況下，接收機應解碼 HT-SIG，并確定 HT-SIG 循環冗余校驗（CRC）是否通過。

PPDU各組成部分的解釋如下：

L-STF：Non-HT ShortTraining field；
L-LTF：Non-HT Long Training field；
L-SIG：Non-HT SIGNAL field；
HT-SIG：HT SIGNAL field；
HT-STF：HT ShortTraining field；
HT-GF-STF：HT-Greenfield ShortTraining field；
HT-LTF1：First HT LongTraining field (Data)；
HT-LTFs：Additional HT LongTraining fields (Data and Extension)；

用公式的形式寫一下三種PPDU的幀格式組成如下：

NON_HT Frame= L-STF(2 sym) + L-LTF(2 sym) + L-SIG(1 sym, 4 us)+ Data symbols；
HT_MFFrame=L-STF(2sym)+L-LTF(2sym)+L-SIG(1sym,4us)+HT-SIG(2sym)+HT-STF(1sym)+HT-LTFs(4us per LTF)+ Data symbols；
HT-greenfield Frame= L-STF(2 sym) + HT-LTF1(2 sym)+HT-SIG(1 sym)+HT LTFs(4 us per LTF) + Data symbols；

再來看一下實際的信號波形：圖a和圖b的兩種波形分別是40MHz帶寬的HT混合格式，和HT greenfield格式，所謂的“greenfield”就是不帶有以前版本的純11n模式，頻譜上看不出太大的區別，但時域上還是有所不同的：

(a)HT 混合格式（HT_MF）：時域圖的從左到右以8us，8us，8us，4us。。。可以看到各對應域的頻譜。

(b)HT-greenfield 格式（HT_GF）：時域圖的從左到右以8us，8us，4us，8us，4us。。。可以看到各對應域的頻譜。

03—2類HT PHY

非AP STA 如果滿足以下所有要求，且不屬于HT STA，則屬于2 類HT STA：
1) STA 應在 2.4 GHz 頻帶內工作，信道帶寬20 MHz。
2) STA 應支持 DSSS 1 Mb/s 和 2 Mb/s 的傳輸和接收。
3) STA 應支持傳輸和接收 ERP-OFDM 6 Mb/s。
4) 如果 STA 支持 HR/DSSS 11 Mb/s，則應支持 HR/DSSS 5.5 Mb/s。
5) 如果 STA 支持 ERP-OFDM 24 Mb/s，則應支持 ERP-OFDM 12 Mb/s。
6) 如果 STA 支持任何 NSS = 1 HT-MCS > 0，則應支持所有 NSS = 1 HT 較低 HTMCS 和所有較低 ERP 速率。
7) 除 4)、5)和 6) 所述外，每個（非 DSSS）HR/DSSS 和 ERP-OFDM 數據速率和每個 HT-MCS 都是可選的。
8) STA 應支持 DSSS 長前導和短前導。
9) STA 應支持短時隙時間。
10) 應支持 18.4.6 a) 和 b) 中 ERP-OFDM 的 CCA 功能和 19.3.19.5.4 中 HT 的 CCA 功能。
11) 第 15、16、18 和 19 章的最低接收靈敏度要求應適用于所有支持的模式。

12) 2 類 HT STA 應在關聯和重新關聯期間，以及在探測請求中，在支持速率和 BSS 成員選擇器元素（如果適用）和擴展支持速率和 BSS 成員選擇器元素（如果適用）中指出對以下速率的支持

1、2、5.5、11、6、12和24Mb/s（無論是否支持所有這些速率），以及
2類HT STA支持的9、18、36、48、54 Mb/s中的所有ERP速率，且不得表示支持其他 ERP 速率。

13) 2 類 HT STA 應在關聯和重關聯期間以及在探測請求中傳輸 HT Capabilities 元素，并應在 Supported MCS Set 字段中表示對 HT-MCS 0-7 的支持（無論是否支持所有 HT-MCS）。
14) 2 類 HT STA 應傳輸 "補充2類能力"（Supplemental Class 2 Capabilities）元素。
15) 在所有其他方面，STA 應遵循 ERP 和 HT PHY 的要求。
注：如果一個 BSS 的 AP 在基本速率/HT-MCS 集中只包含 STA 不支持的速率/HT-MCS，并將其用于傳輸分組尋址幀，則 2 類 HT STA 將無法在該 BSS 中運行。