MU-OFMDA - HEW將用戶密集環(huán)境中的每位用戶平均傳輸率提升至4倍以上

在MU-OFMDA部分，為了讓相同通道帶寬的更多用戶進行多任務，802.11ax標準采用了4G行動技術領域中的正交頻分多任務存取(OFDMA)。802.11ax標準以802.11ac所用的正交頻分多任務(OFDM)數(shù)字調(diào)變架構為基礎，會將特定子載波集進一步指派給個別使用者。這表示它會使用數(shù)量已預先定義的子載波，將現(xiàn)有的802.11通道(20、40、80和160MHz寬)畫分成較小的子通道。此外，802.11ax標準也仿效現(xiàn)代化的LTE專有名詞，將最小的子信道稱為「資源單位」(RU)，而當中至少包含26個子載波。

AP會根據(jù)多使用者的流量需求來判斷如何配置信道，持續(xù)指派下鏈中所有可用的RU。它可能會將整個信道一次配置給一名用戶，如同現(xiàn)行的802.11ac，也有可能將通道進行分配，以便同時服務多使用者(圖6)。

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圖6　單一用戶使用通道，與使用OFDMA多任務相同通道中的不同用戶。

在使用者密集環(huán)境中，許多使用者通常會透過成效不彰的方式爭取使用通道的機會，現(xiàn)在，OFDMA機制會同時為多使用者提供較小(但專屬)的子通道，進而改善每位用戶平均傳輸率。圖7說明了802.11ax系統(tǒng)如何使用不同大小的RU進行通道多任務。請注意，最小的通道可在每20MHz的帶寬中容納多達9名使用者。

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圖7　使用不同大小的資源單位來細分Wi-Fi信道

表2顯示當802.11ax AP和STA協(xié)調(diào)進行MU-OFDMA作業(yè)時，可享有分頻多任務存取的使用者人數(shù)。

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多用戶上鏈作業(yè)

為了協(xié)調(diào)上鏈MU-MIMO或上鏈OFDMA傳輸，AP會將一個觸發(fā)訊框傳送給所有使用者。這個訊框會指出每位使用者的空間串流數(shù)量和/或OFDMA配置(頻率和RU大小)。此外，當中也會包含功率控制信息，好讓個別用戶可以調(diào)高或調(diào)低其傳輸功率，進而平衡AP自所有上鏈使用者接收到的功率，同時改善較遠節(jié)點的訊框接收情況。AP也會指示所有使用者何時可以開始和結束傳輸。如同圖8所示，AP會傳送多使用者上鏈觸發(fā)訊框，告知所有使用者何時可以一起開始傳輸，以及所屬訊框的持續(xù)時間，以確保彼此能夠同時結束傳輸。一旦AP收到了所有使用者的訊框，就會回傳區(qū)塊ACK以結束作業(yè)。

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圖8　協(xié)調(diào)上鏈多用戶作業(yè)

802.11ax的主要設計目標之一，就是在使用者密集的環(huán)境中提供4倍以上的單一使用者傳輸率。為了實現(xiàn)此一目標，這項標準的設計人員指定802.11ax裝置必須支持下鏈和上鏈MU-MIMO作業(yè)、MU-OFDMA作業(yè)，或是同時支持兩者，以因應規(guī)模更大的同時用戶數(shù)量。

802.11ax MAC機制變更

為了改善密集部署情境中的系統(tǒng)層級效能以及頻譜資源的使用效率，802.11ax標準實作了空間重復使用技術。STA可以識別來自重迭基本服務組(BSS)的訊號，并根據(jù)這項信息來做出媒體競爭和干擾管理決策。

當正在主動收聽媒體的STA偵測到802.11ax訊框時，它就會檢查BSS色彩位(Color Bit)或MAC表頭文件中的MAC地址。如果所偵測的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)中的BSS色彩與所關聯(lián)AP已發(fā)表的色彩相同，STA就會將該訊框視為Intra-BSS訊框。 然而，如果所偵測訊框的BSS色彩不同，STA就會將該框架視為來自重迭BSS的Inter-BSS框架。在這之后，只有在需要STA驗證框架是否來自Inter-BSS期間，STA才將媒體當成忙碌中(BUSY)。不過，這段期間不會超過指定的訊框酬載時間。

盡管標準仍需定義某些機制來忽略來自重迭BSS的流量，在實作上，則可包含提高Inter-BSS訊框的空閑信道評估訊號偵測(SD)門坎值，并同時降低Intra-BSS流量的門坎(圖9)。如此一來，來自鄰近BSS 的流量就不會造成不必要的通道存取競爭。

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圖9　使用色碼進行空閑通道評估