MU-OFMDA - HEW将用户密集环境中的每位用户平均传输率提升至4倍以上

在MU-OFMDA部分，为了让相同通道带宽的更多用户进行多任务，802.11ax标准采用了4G行动技术领域中的正交频分多任务存取(OFDMA)。802.11ax标准以802.11ac所用的正交频分多任务(OFDM)数字调变架构为基础，会将特定子载波集进一步指派给个别使用者。这表示它会使用数量已预先定义的子载波，将现有的802.11通道(20、40、80和160MHz宽)画分成较小的子通道。此外，802.11ax标准也仿效现代化的LTE专有名词，将最小的子信道称为「资源单位」(RU)，而当中至少包含26个子载波。

AP会根据多使用者的流量需求来判断如何配置信道，持续指派下链中所有可用的RU。它可能会将整个信道一次配置给一名用户，如同现行的802.11ac，也有可能将通道进行分配，以便同时服务多使用者(图6)。

图6　单一用户使用通道，与使用OFDMA多任务相同通道中的不同用户。

在使用者密集环境中，许多使用者通常会透过成效不彰的方式争取使用通道的机会，现在，OFDMA机制会同时为多使用者提供较小(但专属)的子通道，进而改善每位用户平均传输率。图7说明了802.11ax系统如何使用不同大小的RU进行通道多任务。请注意，最小的通道可在每20MHz的带宽中容纳多达9名使用者。

图7　使用不同大小的资源单位来细分Wi-Fi信道

表2显示当802.11ax AP和STA协调进行MU-OFDMA作业时，可享有分频多任务存取的使用者人数。

多用户上链作业

为了协调上链MU-MIMO或上链OFDMA传输，AP会将一个触发讯框传送给所有使用者。这个讯框会指出每位使用者的空间串流数量和/或OFDMA配置(频率和RU大小)。此外，当中也会包含功率控制信息，好让个别用户可以调高或调低其传输功率，进而平衡AP自所有上链使用者接收到的功率，同时改善较远节点的讯框接收情况。AP也会指示所有使用者何时可以开始和结束传输。如同图8所示，AP会传送多使用者上链触发讯框，告知所有使用者何时可以一起开始传输，以及所属讯框的持续时间，以确保彼此能够同时结束传输。一旦AP收到了所有使用者的讯框，就会回传区块ACK以结束作业。

图8　协调上链多用户作业

802.11ax的主要设计目标之一，就是在使用者密集的环境中提供4倍以上的单一使用者传输率。为了实现此一目标，这项标准的设计人员指定802.11ax装置必须支持下链和上链MU-MIMO作业、MU-OFDMA作业，或是同时支持两者，以因应规模更大的同时用户数量。

802.11ax MAC机制变更

为了改善密集部署情境中的系统层级效能以及频谱资源的使用效率，802.11ax标准实作了空间重复使用技术。STA可以识别来自重迭基本服务组(BSS)的讯号，并根据这项信息来做出媒体竞争和干扰管理决策。

当正在主动收听媒体的STA侦测到802.11ax讯框时，它就会检查BSS色彩位(Color Bit)或MAC表头文件中的MAC地址。如果所侦测的协议数据单元(PPDU)中的BSS色彩与所关联AP已发表的色彩相同，STA就会将该讯框视为Intra-BSS讯框。 然而，如果所侦测讯框的BSS色彩不同，STA就会将该框架视为来自重迭BSS的Inter-BSS框架。在这之后，只有在需要STA验证框架是否来自Inter-BSS期间，STA才将媒体当成忙碌中(BUSY)。不过，这段期间不会超过指定的讯框酬载时间。

尽管标准仍需定义某些机制来忽略来自重迭BSS的流量，在实作上，则可包含提高Inter-BSS讯框的空闲信道评估讯号侦测(SD)门坎值，并同时降低Intra-BSS流量的门坎(图9)。如此一来，来自邻近BSS 的流量就不会造成不必要的通道存取竞争。

图9　使用色码进行空闲通道评估