曾經有很多讀者朋友問我，如何提升WiFi信號的繞射（即衍射）能力？我的回答都是沒有任何辦法。常規的WiFi設備都是工作在2.4GHz，5GHz頻段，這兩種頻段對應的電磁波波長通常小于障礙物的尺寸，再怎么高深的算法或是電路設計都無法改變電磁波本身的特性，所以WiFi信號的繞射就成了不可能。但有個好消息是，預計于2016年發布的IEEE 802.11ah標準將可以解決這個問題，因為其規定的工作頻率是1GHz以下。

近期在對一個新的軟件無線電項目需求進行評估時，簡單了解了一下IEEE 802.11ah。IEEE 802.11ah物理層是IEEE 802.11ac的降頻版本。作為802.11n的升級版，802.11ac支持80MHz，160MHz，80+80MHz信道帶寬，也支持802.11n的20/40MHz信道帶寬。802.11ah定義了2MHz，4MHz，8MHz，16MHz信道帶寬，剛好是此前標準的1/10。此外，802.11ah還定義了1MHz信道帶寬，用于更遠距離無線傳輸。

其目標應用場景包括傳感器和智能抄表，傳感器和智能抄表回傳鏈路，WiFi覆蓋擴展。目前IEEE 802.11ah草案已經可以下載，只是需要花費302.00美金，如下圖。

IEEE 802.11ah信道

與5GHz頻段類似，1GHz以下頻譜中，可用頻段因國家而異。因此，802.11ah根據不同國家的實際情況定義了不同的頻率范圍，包括美國，韓國，中國，歐洲，日本與新加坡。以美國為例，頻率范圍是902-928MHz，共28MHz頻譜資源，1MHz信道帶寬情況下具有26個可用信道。為了達到更高的吞吐量，802.11ah保留了802.11n，802.11ac中的信道綁定方法，即多個相鄰信道組成更寬的信道帶寬。由此，2MHz信道帶寬就是由2個相鄰的1MHz信道組成，4MHz就是由相鄰的4個信道組成，以此類推。對于802.11ah，美國最大能夠支持16MHz信道帶寬。下圖給出了美國的802.11ah信道組成。

不同國家的可用802.11ah頻譜如下圖所示。可以看到韓國的可用頻率為917.5-923.5MHz，0.5MHz的頻率偏移是為了減少可能的干擾；歐洲的可用頻率范圍為863-868MHz；中國的可用頻率范圍為755-787MHz（有待考證）；日本的可用頻率范圍為916.5-927.5MHz；新加坡的可用頻率由兩段不連續的頻譜組成。從這張圖中也足以看出頻譜資源是何等珍貴。

IEEE 802.11ah傳輸模式

在802.11ah標準中，1MHz與2MHz作為通用信道帶寬，所有的802.11ah設備也必須支持這兩種信道帶寬。802.11ah的物理層設計可以分為2類，第1類是高于（包含）2MHz的信道帶寬，第2類是1MHz信道帶寬。

對于高于（包含）2MHz的模式，如4MHz，8MHz，16MHz，802.11ah物理層精確地設計為802.11ac物理層時鐘的1/10，具有如下特征：

· 支持OFDM
· 支持MIMO
· 支持MU-MIMO
· 與802.11ac具有相同的子載波數
· OFDM符號周期剛好是802.11ac的10倍
· 支持MCS0-9

2MHz信道帶寬下的802.11ah速率集如下表所示。很明顯可以看出，802.11ah速率剛好是802.11ac的1/10。為了降低功耗，802.11ah最多支持4條空間流，而802.11ac最多可支持8條空間流。

MCS Index	Modulation	Code Rate	NSD	NDBPS	Data Rate (Normal GI)	Data Rate (Short GI)
MCS-0	BPSK	1/2	52	26	0.65 Mbps	0.72 Mbps
MCS-1	QPSK	1/2	52	52	1.3 Mbps	1.44 Mbps
MCS-2	QPSK	3/4	52	78	1.95 Mbps	2.17 Mbps
MCS-3	16-QAM	1/2	52	104	2.6 Mbps	2.89 Mbps
MCS-4	16-QAM	3/4	52	156	3.9 Mbps	4.33 Mbps
MCS-5	64-QAM	2/3	52	208	5.2 Mbps	5.78 Mbps
MCS-6	64-QAM	3/4	52	234	5.85 Mbps	6.5 Mbps
MCS-7	64-QAM	5/6	52	260	6.5 Mbps	7.22 Mbps
MCS-8	256-QAM	3/4	52	312	7.8 Mbps	8.67 Mbps
MCS-9	256-QAM	5/6	–	–	–	–

對于1MHz傳輸模式，802.11ah物理層具有如下特征：

· FFT點數：32
· 子載波數：24
· MCS類型：MCS10
· 子載波間隔：31.25KHz

IEEE 802.11ah MAC層

802.11ah MAC層設計過程中引入了一些增強的特性與新的幀結構，具有如下特征：

· 支持大量終端接入
· 增強節電效能
· 高效的媒體訪問機制
· 增強的吞吐量