射频原理

IEEE 802.11af是一种无线网络标准，专为智能家居和物联网设备的低功耗、远程无线局域网 (WLAN) 操作而设计。它在电视空白空间 (TVWS)频率范围内运行，在短时间内使用 54 至 790 MHz 频率的未使用电视频谱。802.11af 利用认知无线电技术提供几百米的室内范围和一公里及以上的室外范围。它也被称为“超级 Wi-Fi”或“White-Fi”，因为它能够利用电视频段内未使用的无线电频谱或空白空间。 

为什么使用空白？

在存在两个或多个大功率无线传输的情况下，它们之间必须有特定的物理距离才能正常工作，即避免干扰。在将地理位置划分为小区以避免小区间干扰的移动基站的情况下证明了这一点。然而，在主发射器的覆盖区域内仍有许多小空间可供低功率接入点运行。

这导致了 802.11af White-Fi 概念的引入。在这种类似于传统 Wi-Fi 的远程网络标准中，接入点在主要广播发射器覆盖的区域内传输低功率信号。这些接入点旨在提供无线 LAN，而不会妨碍现有服务。 

随着新兴无线通信市场需要在 1 GHz 以下频谱中运行的网络标准，这种有效使用无线电频谱的方法正在越来越多地实施。随着新技术的不断引入，带宽需求不断增加，它确保频谱被最大限度地利用，频率成为稀缺资源。

802.11af White-Fi 技术

由于 802.11af 接入点部署在主要广播发射机的覆盖范围内，因此确保系统不会对现有电视传输产生干扰非常重要。适合实现这一目标的技术是：

认知无线电技术：该技术使 IEEE 802.11af 系统能够检测传输并转移到替代信道。

地理传感：该技术有助于创建一个地理数据库，其中包含哪些频道可用于哪个地区。

IEEE 802.11af White-Fi 的优势

802.11af 标准以良好的数据速率（高达 35.6 Mbps - 使用通道绑定可以更高）提供远程 Wi-Fi-Like 体验。

802.11af 系统利用电视空白空间 (TVWS) 频谱中未使用的频率，从而有效利用可用频谱。

802.11af 标准的数据速率

802.11af 可以在 8 MHz 信道带宽下实现每个空间流 35.6 Mbps 的最大数据速率。6 MHz 和 7 MHz 信道带宽可以实现每个空间流高达 26.7 Mbps 的数据速率。通过实施通道绑定，最大数据速率在 6 和 7 MHz 通道中上升到 426.7 Mbps。在相同条件下，8MHz 模式达到 568.9 Mbps。

802.11af 的物理层

802.11af 中的物理 (PHY) 层基于正交频分复用 (OFDM)。802.11af 增强了 802.11 WLAN PHY 以支持在 VHF 和 UHF 频段的 TV 白色空间 (TVWS) 频谱中的操作。它引入了一种新的电视超高吞吐量 (TVHT) PHY，以适应 TVWS 频谱中可用的窄电视频道。

除了 OFDM，802.11af 还使用了最近 IEEE 802.11 标准采用的多种操作增强技术，例如多输入多输出 (MIMO) 和信道绑定。具体而言，IEEE 802.11af 规定最多可以绑定 6 到 8 MHz 宽的信道中的四个，具体取决于监管域。可以实现 MIMO 流（最多四个），并且可以采用mu-MIMO或空时块码 (STBC) 操作。

IEEE 802.11af 的频谱规则

在美国，电视频道 2、5、6、14-35 和 38-51 仅允许使用 6-MHz 频道带宽，最长可连续使用 48 小时。美国还使用互联网查询地理定位数据库 (GDB)，该数据库通常会根据任何有效的区域法规更新系统。在欧盟，它们允许在 490 和 790 MHz 之间的 8 MHz 频道中运行电视空白空间，GDB 允许使用长达 2 小时。