代码收藏家 焦现军博士北大讲座：openWiFi技术深度解析
焦现军博士北大 openWiFi 讲座记录
焦博士 openWiFi git 项目地址：https://github.com/open-sdr/openwifi
完整会议录像：https://meetings.feishu.cn/minutes/obcn5ifc436pci1ntd1o5u9q
首先博士展现的是一个树莓派上集成 openwifi demo 的成品。
可以看到该 demo 主要由两部分组成：RF 前端（调制解调器）、WiFi主控器（CPU+WiFi芯片）。而 WiFi 芯片是由焦博士自己用 FPGA 设计的。
WiFi 数据的最基本流程：
可以看到 WiFi 芯片上主要有：基带电路、数模/模数转换器、射频电路。
上面也提到了 Baseband 的3个功能：
- 队列/数据包缓存
- 数字模拟信号的调制解调
- 避免数据包收发的互相干扰
现在再来看基带芯片的内部：
直接跟WiFi驱动交流的是队列/数据包收发缓存控制器。
demod：解调模块
modulator：调制模块
CSMA/CA Avoid interfernce：避免干扰的模块，提供底层媒体控制的功能
WiFi 的芯片之间会相互避免干扰，就例如上面的 packet 被调制成信号后要发出，会受到 CSMA 的管控。而接收信号就不会被管控。
其工作原理可以概括为：根据接收到信息来决定是否要停留一段时间后再发送消息。
然后再来看一个例子：AR9271
AR9271 的开放程度很高，公布了很多的内部寄存器和交流指令。
但是现在大公司越来越偏向将协议和功能放在芯片中，因为放在操作系统中要遵循开源协议。
而上图就是被一些WiFi专家反向推算出来的结构图。
MAC 中集成了 CSMA/CA 的功能。
Digital PHY 即是调制解调的功能，这部分是商业的核心，不可能公开。
再看另一个例子：博通BCM4339
（流程图字体不清晰不需要关注）
这个芯片的开放程度实际上不高，但是有一个德国的反向团队该芯片进行了很多工作，目前也被研究得比较透。
可以看到该 WiFi 芯片中也是有一个微处理器来处理数据包。
D11 Core：运行802.11协议解析的微处理器，也支持 CSMA/CA 避免干扰。
802.11 PHY：调制解调部分。
了解 openWifi 深入基带
上图展示了 WiFi 物理层的发射机和接收机的内部结构：
Scramble：加扰
encoder：卷积码编码
interleaving：交织器
QAM map：把比特映射成调制的星座点
Pilot gen：插入导频，用于跟踪
在 IFFT 之前，所有的子载波就已经都准备好了，通过 IFFT 反向傅里叶变换将频域变为时域。
Preamble gen：前导，有短训练序列(STS)和长训练序列(LTS)
GI：保护间隔
随后发送 DA 转换器、射频仪之类的天线。
AGC 捕获：自动增益控制
Sync：同步信号
Freq/Phase Estimation：频率相位估计
Channel Estimation：信道估计
openWifi 更详细的结构图：
这个我是最关心的，因为此时我还是一个驱动工程师，上图是我研究的主要方向。
白色字体的是Linux自带的，黄色字体的是WiFi芯片需要适配的部分。
在内核中，只需要提供 驱动 和 操作集。
但是如果是大厂，那么上图白色的也全都放在芯片中完成（为了不开源）。
而直播中又出现了新的版本：
其中就提到了 mac80211 部分中包含了 minstrel_ht ，ht 是 4G 的代号；minstrel_ht 的功能包含了：
minstrel_ht 速率调整主要是通过先发送小速率的包试探，如果可以，会进一步加大速率，如果还能被接收响应，那么还会继续加大速率。
然后还介绍了几个同样WiFi研究的项目：
作为驱动工程师就只记录到这里了，后面焦博士还讲了 CSI 无线感知和无线安全，感兴趣的可以去看会议原视频。
作者：又见南风
