Wi-Fi7 puncturing技术增强与应用

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Puncturing代表了一种高效的编码方案，
被广泛应用于现代无线通信系统中。
该技术通过移除冗余比特来调整编码效率，
从而提高频谱效率并改善系统性能。
然而这种方法虽然能够显著提升数据传输速率，
却可能导致部分错误恢复能力的下降。
因此在实际应用中需要综合考虑信道状态并动态调节参数设置。

该标准采用的技术体系中包含了去 puncture 技术这一关键功能。该技术主要应用于提升数据传输速率与频谱效率。作为一种下一代无线通信标准, Wi-Fi7旨在通过更高的速度、更低的延迟以及更高效的频谱利用来满足更多的设备接入需求与复杂的应用场景要求。去 puncture 技术在此过程中发挥着重要作用,尤其是在信道条件较差的情况下,它能够帮助改善传输效率并实现更灵活的资源分配安排；值得注意的是,这一技术并非首次出现在 Wi-Fi 标准系列中,早在 802.11ax 就已经进行了相关应用；

技术基础

puncturing这一技术的引入也是基于以下背景：

（1）11n中引入信道绑定，最大工作带宽可以支持到40MHz；

（2）此后每一代协议最大带宽逐步拓展，11be时候最大带宽可以支持到320MHz;

（3）动态带宽技术；

值得注意的是：

在带宽绑定机制下，ch52将被指定为主信道以协调帧的传输，并负责在20MHz主信道上协调帧的传输工作；而数据帧则能够充分利用整个带宽范围内的通信资源。

（2） successive versions of the 802.11 protocol incorporate backward compatibility considerations, and when a 11n STA connects to a 11ac AP, it is limited to using a maximum bandwidth of 40MHz.

Puncturing简介

在信道编码领域中，在卷积编码（Convolutional Coding）或低密度奇偶校验码（LDPC）的应用下，原始的数据流通常包含多余的信息以增强抗干扰能力及纠错能力。puncturing技术则是通过去除部分冗余比特来减少整体的冗余量，并以此提升码率并提高数据传输速率。

具体来说，在puncturing过程中包含对已编码码字进行有选择地丢弃部分比特的操作。这些被丢弃的比特通常属于编码中的某些特定位，并不再参与传输过程。通过这种方式，在保持一定冗余信息的情况下，能够提高传输速率以适应带宽限制。

在WIFI6标准中采用preamble-puncturing技术，在OFDMA框架下实现高效通信。基于干扰识别机制对接入的信号进行删失处理，并避免接入干扰信道以提高频谱资源利用率

WIFI7中加入了MRU特性,从而使得puncturing操作更加灵活.在完成preamble的 puncture后,所有RU都可以由单个用户负责实现其传输需求,这等同于Non-OFDMA Preamble Puncture.

puncture应用场景

    Incumbent wireleass systems in 6GHz;
    Radars in 5GHz;
    OBSS WLAN interference;

PHY层帧格式

Puncture相关信息在U-SIG字段中进行表述, 如下是ETH MU PPDU帧格式：

各个字段含义如下：

详细分析：

802.11协议中关于U-SIG中punctured channel info信息解释如下：

MAC层帧格式

该协议层面对beacon、probe、assoc等管理帧的HE字段部分进行 puncture 能力的支持性声明；

HE PHY Capabilities Information field如下：

报文：

（prunctured Preamble RX支持20M和40M频宽的打孔）

puncturing频谱效果

在160M的频宽下，在第二个20M打一个20M频宽的puncturing，如下图所示：

在160M的频宽下，在第二个40M打一个40M频宽的puncturing，如下图所示：

Puncturing类型

puncturing类型包括静态puncturing和动态puncturing:

puncturing模式

该系统划分为了非OFDM与OFDM两类功能模块；其区别在于非OFDM技术允许单一用户占用全部的资源单元

Puncturing技术使用场景

（1）5G雷达干扰场景；

该型雷达干扰系统运行于频率区间CH52CH144（具体频率范围：5260MHz至5720MHz）之间。当路由器配置为160MHz频段时，在其中包含有DFS信道的情况下会发生工作状态转换。遇到此类干扰信号时，则通常会切换至80MHz频段，并采取退避策略以避免冲突与资源浪费；然而这样做会导致大量未使用的频谱资源被浪费。

详细测试结果：

    设备固定44信道 160M频宽，分别在52~64信道上打DFS雷达干扰

DFS干扰信道（20M频宽）参数设置为52-64

    DFS雷达干扰固定在52信道，分别测试设备在36~64信道，160M频宽的表现

工作信道配置包含以下参数：
puncture后的速率分别为：2.4736\ \mathrm{Gb/s}（重复四次）；1.4412\ \mathrm{Gb/s} DFS切换至配置项中的第36个通道，并设置为80\ \mathrm{Mbit/s}后速率恢复至之前水平。
在 Beacon 中的 VHT/HT 波束宽度状态下：
频率带宽依次为 80\ \mathrm{MHz}（重复五次）；20\ \mathrm{MHz}；40\ \mathrm{MHz}（重复两次）。

触发puncture门限之后，AP会更新频宽信息，通告用户进行切换。

参考链接：

该论坛有一篇讨论关于Wi-Fi 6抗干扰技术的文章，在正文部分提到了Preamble和Puncture两种技术的具体实现方式

该讨论区有一篇关于华为企业版Wi-Fi 6技术应用的文章，在正文部分详细介绍了抗干扰技术中的Preamble与Puncture机制

在该主题的相关讨论中提到 Wi-Fi 6 技术中的关键特性之一是其高效的干扰抑制机制

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