Wi-Fi 8新特性—DRU

今天我们继续来看Wi-Fi 8的另外一个新特性DRU：distributed-tone RUs。

01、DRU的原理

根据IEEE标准的规定，Wi-Fi 8（UHR）的物理层继续支持Wi-Fi 7（EHT）物理层所规定的OFDM符号numerology、tone plan、RU和MRU。

此外，UHR物理层还定义了DRU（distributed-tone RUs），DRU使用单独的OFDM tone plan，其中RU占用非连续的分布式物理子载波。DRU的目的是为了在具有功率谱密度限制的频段中运行的STA提供功率和覆盖范围增益。DRU仅允许在上行链路UHR TB PPDU中使用。

这里有两个关键点，首先来看DRU的使用条件，是“仅允许在上行链路UHR TB PPDU中使用”。

那什么是UHR TB PPDU呢？实际上在Wi-Fi 8新特性—ELR（一）中，我们提到UHR有三种PPDU格式，其中就包含TB PPDU，如下图：

TB（Trigger-Based）PPDU是Wi-Fi 6（802.11ax）及后续标准中引入的一种上行数据传输帧格式。它的核心作用是由AP集中调度，实现多用户同时在各自分配的资源上并行发送上行数据，从而显著提升网络效率。

为什么叫 “Trigger-Based”？

是因为STA不能自行发起TB PPDU的传输，必须先收到AP发送的“触发帧”（Trigger Frame）才能发送。这种“先触发，后响应”的调度模式，就是“Trigger-Based”（基于触发）的由来。TB PPDU 主要用于上行多用户传输（UL MU）场景，上行OFDMA。

AP通过触发帧将信道划分为多个RU，不同STA在各自RU上同时发送数据。AP能精确控制上行传输的时间、频率、功率和MCS，避免了多个STA因CSMA/CA机制产生碰撞和避让，降低了随机性。允许多个STA在同一时间段内并行传输，提高了信道利用率。

所以说TB的核心价值在于将上行传输从“竞争”变为“调度”，消除了上行竞争。是实现上行OFDMA和MU-MIMO的关键，也是DRU等新资源分配方式的基础。

另外一个关键点是，如何理解“DRU是为了在具有功率谱密度限制的频段中运行的STA提供功率和覆盖范围增益”？

还是要从FCC part15的法规说起，下面这段说的是，对于工作在5.925-7.125GHz频段的室内接入客户端设备，最大功率谱密度不能超过-1dBm/MHz，且在整个频带内的最大e.r.i.p不能超过24dBm。

(ii) For client devices operating under the control of an indoor access point in the 5.925-7.125 GHz bands, the maximum power spectral density must not exceed −1 dBm e.i.r.p. in any 1-megahertz band, and the maximum e.i.r.p. over the frequency band of operation must not exceed 24 dBm.

我们来看一下谱密度-1dBm/MHz和总带宽功率24dBm的关系，首先这两者是需要同时满足的，但两者哪个更严格呢？

这显然与信道带宽有关，如果是320MHz的最大带宽的话，那么两者的要求就相同了，但假如带宽是20 MHz、40 MHz、60 MHz 、80 MHz和160MHz，或者更小，那功率谱密度的要求显然要比总带宽功率的要求更严格，如下所示，也就是说在满足功率谱密度-1dBm/MHz的情况下，随着带宽的减少，总带宽功率越来越小于限值24dBm的要求。

320M带宽：-1dBm/MHz + 10*lg（320）= 24 dBm；160M带宽：-1dBm/MHz + 10*lg（160）= 21 dBm；80M带宽：-1dBm/MHz + 10*lg（80）= 18 dBm；60M带宽：-1dBm/MHz + 10*lg（60）= 16.7 dBm；40M带宽：-1dBm/MHz + 10*lg（40）= 15 dBm；20M带宽：-1dBm/MHz + 10*lg（20）= 12 dBm；484-tone RU：-1dBm/MHz + 10*lg（484*0.0785）= 14.8 dBm；242-tone RU：-1dBm/MHz + 10*lg（242*0.0785）= 11.8 dBm；106-tone RU：-1dBm/MHz + 10*lg（106*0.0785）= 8.2 dBm；52-tone RU：-1dBm/MHz + 10*lg（52*0.0785）= 5.1 dBm；26-tone RU：-1dBm/MHz + 10*lg（26*0.0785）= 2.1 dBm；

所以对带宽比较窄的单个用户而言就产生了可乘之机。拿26-tone RU的20MHz带宽举例，如下图所示，图中每一个梯形灰框代表一个26-tone的RU，20MHz带宽中共包含了9个26-tone的RU（中间的tone被DC分割）：

假设某个用户A被分配了某个26-tone RU，它需要以一定的功率进行发射，并且不能超过-1dBm/MHz的功率谱密度，那么它在26-tone RU（每个子载波78.5kHz，26个子载波约为2.041MHz）的总功率就不能超过2.1dBm。关于tone和子载波的概念可以参考802.11中的Tone和subcarrier的细微差别。

-1dBm/MHz + 10lg（26*0.0785）= 2.1 dBm

如果此时用户A有覆盖和功率增强的需求，该怎么办呢？26个tone的RU带宽总共2.041MHz，差不多每MHz有13个tone，即13个tone总功率不能超过-1dBm。如果将26个tone分散在整个20MHz带宽，如下面这张图（来自R&S公司）所示，这个就是DRU的过程了。

相当于每MHz只保留2个tone，功率谱密度仍然满足-1dBm，每个tone的功率为-4dBm，所以26-tone的RU总功率从原来的2.1dBm，提升至10.15 dBm，因此就获得了8dB的功率提升。但总带宽功率仍满足小于24dBm的要求。

-4dBm + 10lg26 = 10.15 dBm

DRU之前的频谱：

DRU之后的频谱：

02、DRU适用的情况

从以上的分析可以得出，DRU的本质就是利用了在总带宽功率限值，比对应带宽的功率谱密度限值更宽松的这个事实，来对tone进行分散化处理，取得了上行发射功率的增强。DRU tone plan有如下规定：为UHR TB PPDU传输定义的DRU有：

26-tone DRU52-tone DRU106-tone DRU242-tone DRU484-tone DRU

为UHR TB PPDU传输中的DRU定义的分布带宽为：

20MHz：26-tone DRU、52-tone DRU 和 106-tone DRU40MHz：26-tone DRU、52-tone DRU、106-tone DRU 和 242-tone DRU60MHz：52-tone DRU、106-tone DRU 和 242-tone DRU80MHz：52-tone DRU、106-tone DRU、242-tone DRU和 484-tone DRU

20MHz、40MHz、60MHz 和80MHz分布带宽的DRU最大数量定义在下表中。

DRU传输仅允许在上行OFDMA传输中使用，以最大化每个DRU的功率提升增益，并且在上行MU-MIMO传输中不允许使用。此外，DRU传输中允许的最大空间流数量为2。