新兴机制802.11ax为何能成为高效率无线标准？

每个STA发起上行同步传输。 当多个用户及其数据包同时响应时，AP将信道矩阵应用于所接收的波束并将每个上行波束包含的信息分开， 同时它还可能发起上行多用户传输，从而接收来自所有参与STA的波束形成反馈信息（图7）。

图 6. AP使用MU-MIMO波束成形为坐落在不同空间位置的多个用户服务

图 7. 波束成形AP请求MU-MIMO操作的信道信息

多用户OFDMA802.11ax标准借鉴4G蜂窝技术的技术进步，在相同信道带宽中服务更多用户的另一技术是： 正交频分多址（OFDMA）。 基于802.11ac已经使用的现有正交频分多路复用(OFDM)数字调制方案，802.11ax标准进一步将特定的子载波集分配给个体用户， 即，它将现有的802.11信道（20、40、80和160MHz频宽）分为带有预定义数量的副载波的更小子信道。 802.11ax标准还借用现代LTE术语，将最小子信道称为资源单元(RU)，最少包含26个副载波。

AP依据多个用户的通信需求决定如何分配信道，始终在下行方向分配所有可用的资源单元。 它可能一次将整个信道仅分配给一个用户——与802.11ac当前功能相同——或者它可能对其进行分区，以便同时服务多个用户（图8）。

图 8. 使用信道的单个用户与使用正交频分多址的同信道中的多类用户

在密集用户环境下，许多用户通常无力争夺信道的使用机会，现在正交频分多址使用更小巧——但更具专用性的子信道同时服务多个用户，因此提升了每个用户的平均数据吞吐量。 802.11ax系统可能通过不同的资源单元规模实现信道的多路复用（图9）。 注意，对于每20MHz带宽，信道的最小部分可容纳9个用户。 [4]

图 9. 使用多种资源单元规模细分Wi-Fi信道

下表显示当802.11ax AP和各STA协调用于MU-OFDMA操作时当前能够获得频率多路复用访问权的用户数量。

表2. 不同信道带宽的RU总数量

多用户上行操作为了协调上行MU-MIMO或上行OFDMA传输，AP需向所有用户发送一个触发帧。 此帧显示了空间流的数量和/或每个用户的OFDMA分配（频率和资源单元的大小）。 它还包含功率控制信息，因此个人用户能够提高或降低他们的传输功率，以便均分AP从所有上行用户接收的功率并提升来自较远节点的各帧的接收。 AP还通知所有用户传输开始和结束的时间。 AP向所有用户发送一个多用户上行触发帧（图10），用于指示整体开始传输的确切时间以及各帧的确切持续时间，以确保各用户同时完成传输。 AP接收到来自所有用户的帧后，会向用户返回一个块确认以结束操作。

图 10. 协调上行多用户操作

802.11ax的主要目标之一是在密集用户环境下将当前平均每位用户的数据吞吐量提升三倍。 基于这一目标，该标准的制定者已明确指出802.11ax设备支持下行和上行MU-MIMO操作，MU-OPDMA操作，或更大数量并发用户的MU-MIMO操作和MU-OPDMA操作。

基于色码的空间复用为了改善密集部署场景中的系统层级性能以及频谱资源的使用效率，802.11ax标准实现了空间重用技术。 STA可以识别来自重叠基本服务集(BSS)的信号，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已公布的色彩相同，STA就会将该帧视为Intra-BSS帧。

然而，如果所侦测帧的BSS色彩不同，STA就会将该帧视为来自重叠BSS的Inter-BSS帧。 在这之后，只有在需要STA验证帧是否是Inter-BSS帧期间，STA才将媒体当成忙碌中(BUSY)。不过，这段期间不会超过指定的帧负载时间长度。

尽管标准仍需定义某些机制来忽略来自重叠BSS的流量，在实现上，则可包含提高Inter-BSS帧的空闲信道评估信号检测(SD)阈值，并同时为Intra-BSS流量维持较低的阈值(图11)。 这样一来，来自相邻BSS的通信量就不会产生不必要的信道访问权竞争。

图 11. 使用色码进行空闲通道评估

当802.11ax STA使用基于颜色代码的CCA规则时，也可以调整OBSS信号检测阈值以及发射功率控制。 这种调整提高了系统级性能和频谱资源的使用。 此外，802.11ax STA可以调整CCA参数，例如能量检测级别和信号检测级别。

除了使用CCA来帮助当前帧确定媒体的忙闲状态之外，802.11标准采用网络分配向量(NAV)来为STA指示媒体传输当前帧所需的时间,以及尝试下一次传输之前需等待的时间，NAV是一种预测未来流量的定时器机制。 NAV充当虚拟载波侦听，确保为对于802.11协议操作（例如控制症RTS/CTS交换之后的数据