一起来学802.11物理层测试标准—11ax的多用户传输（3）

前面两篇我们学习了11ax的时频域和时空域所支持的多用户传输。下面这张图给出了一个在时频域上进行多用户分配的信号频谱和解调的示例：80MHz带宽，1000个子载波，从左到右，共由8个RU组成，分别为RU484、RU26、RU106、RU26、RU106、RU106、RU26、RU106，用不同颜色表示。其中红色为RU484，1024QAM调制。

今天我们继续来看多用户的PPDU格式和发射机框图。

01、多用户的PPDU Format

11ax的单用户和多用户的PPDU格式如下图所示：

各字段的释义如下：

L-STF： Non-HT Short Training fieldL-LTF： Non-HT Long Training fieldL-SIG： Non-HT SIGNAL fieldRL-SIG： Repeated Non-HT SIGNAL fieldHE-SIG-A： HE SIGNAL A fieldHE-SIG-B： HE SIGNAL B fieldHE-STF： HE Short Training fieldHE-LTF： HE Long Training fieldData： The Data field carrying the PSDU(s)PE： Packet extension field

在data之前的所有部分都属于preamble，前导序列；data之后还有一个PE：packet extension field。它是持续时间为0 µs、4 µs、8 µs、12 µs或16 µs的字段，用于在HE PPDU末端提供额外的接收处理时间。若存在PE字段，其发射平均功率应与Data数据字段保持一致，且不得在数据字段所用频谱之外产生显著功率泄漏。除此之外，其内容可为任意值。如果是在OFDMA HE PPDU中，用于PE的数据字段频谱范围应与所占RU的位置和大小相匹配，而不是与PPDU带宽一致。例如，采用26子载波RU的OFDMA HE PPDU，其数据字段频谱宽度约为2 MHz。

上图红框中所示，即多用户PPDU比单用户PPDU多出来了一个HE-SIG-B字段。它的作用是什么呢？有关多用户OFDMA和DL MU-MIMO资源分配信息，是由HE-SIG-B字段提供的，以便STA能够查找到PPDU中HE调制字段所使用的对应资源。

HE-SIG-B中包含N个RU Allocation子字段，N的取值又跟HE-SIG-A字段有关：

当HE-SIG-A字段中的Bandwidth字段值为0或1（表示20MHz或40MHz HE MU PPDU）时，N=1；

当HE-SIG-A字段中的Bandwidth字段值为2、4或5（表示80MHz HE MU PPDU）时，N=2；

当HE-SIG-A字段中的Bandwidth字段值为3、6或7（表示160MHz或80+80MHz HE MU PPDU）时，N=4；

每个对应于20MHz频率子信道的HE-SIG-B内容中的RU Allocation子字段，又包含了以下内容：

RU分配方案：包括RU的大小及其在频域中的位置；

计算分配给每个RU的用户数量。

上图为HE-SIG-B的字段格式。若HE MU PPDU的HE-SIG-A字段中的HE-SIG-B压缩字段值为1（表示全带宽MU-MIMO传输），则不存在公共字段（Common field），此时HE-SIG-B内容信道仅由用户特定字段（User Specific field）组成。若HE-SIG-B压缩字段值为0，则HE-SIG-B内容信道中包含公共字段。

HE-SIG-B内容信道的公共字段包含RU分配的相关信息，例如PPDU的HE调制字段中使用的RU分配、分配给MU-MIMO的RUs，以及MU-MIMO分配中的用户数量。而用户特定字段的联合信息，则为PPDU中的所有用户提供了如何解码其有效载荷的说明。

MU-MIMO组中的用户数量由HE-SIG-A字段中的“Number Of HE-SIG-B Symbols 或 MU-MIMO Users”字段指示。每个用户分配的空间流数量及总空间流数由HE-SIG-B字段中User字段的“Spatial Configuration”字段指示，该字段包含指定MU-MIMO STA的STA-ID。如下表所示，为一个80 MHz带宽的HE MU PPDU的HE-SIG-B字段资源分配的例子。

下图是HE-SIG-B字段一个8bit的RU分配subfield举例，前三个user采取MU-MIMO的方式，后四个为非MU-MIMO，即OFDMA方式。用户字段的内容有所不同。但无论是非MU-MIMO还是MU-MIMO分配，用户字段的大小均相同。MU-MIMO分配的用户字段包含一个4比特的空间配置(Spatial Configuration)子字段，用于指示每个用户的空间流数量以及MU-MIMO分配中的总空间流数。

02、多用户发射框图

以下为11ax的上行发射或下行非MU-MIMO发射的框图，只是Data部分的示例，具体取决于实现。其中LDPC编码也可以换成BCC编码。

这里出现了几个名词：NSS和NSTS，分别表示spatial streams（空间流）的数量和space-time streams（空时流）的数量。所以这是两个不同的概念：

Spatial stream（SS）：One of several streams of bits or modulation symbols that might be transmitted over multiple spatial dimensions that are created by the use of multiple antennas at both ends of a communications link. 空间流：多个比特流或调制符号流中的一种，可通过通信链路两端的多个天线在多个空间维度上传输。

Space-time stream（STS）：Stream of modulation symbols created by applying a combination of spatial and temporal processing to one or more spatial streams of modulation symbols. 空时流或时空流：通过对一个或多个调制符号空间流进行空间和时间组合处理而产生的调制符号流。

两者的区别为，空间流是与天线对应，空时流是在空间流进行了STBC（space-time block coding时空块编码）处理之后就成为了STS空时流。STBC编码器使用时空块编码将空间流中的星座点传播到时空流中。 STBC的三种处理方式：

1) 直接映射：每个时空流中的星座点直接映射到发射链上（一对一映射）；2) 空间扩展：通过矩阵乘法对所有时空流中的星座点向量进行扩展，生成所有发射链的输入；3) 波束成形：与空间扩展类似，来自所有时空流的每个星座点矢量都与一个转向矢量矩阵相乘，以产生发送链的输入。

以下是下行MU-MIMO的发射机框图，可以看出多个用户的编码后信息是集中进行空间和频率mapping（映射）的。