国内最全IT社区平台 联系我们 | 收藏本站
华晨云阿里云优惠2
您当前位置:首页 > 互联网 > 802.11ax前瞻2:OFDMA资源块 - RU

802.11ax前瞻2:OFDMA资源块 - RU

来源:程序员人生   发布时间:2017-04-06 08:57:36 阅读次数:3540次

叙言

在802.11ax协议中,由于引入了OFDMA技术,所以我们需要定义时频资源块的概念,这些时频资源块都是彼此正交的。802.11ax中的OFDMA实际上是鉴戒LTE的,但是没有LTE资源块那末复杂(比如RE,RB,CP,REG,CCE这些),802.11ax中仅唯一RU(Resource unit)的概念,故本节我们主要叙述802.11中子载波分配,和RU的设置。本节我们讨论内容主要参考Draft 0.1中的相应描写,和部份提案中的内容。

注:由于协议正在制定的进程中,所以会存在TBD(To Be Determined)的部份和不断更新的协议内容,笔者未必跟上最新的协议进程,如果有错漏的地方,还请见谅。

OFDMA简介


我们以上图为例,左图是OFDM的工作模式,右图是OFDMA的工作模式。图中1共有4个节点,分别以4种色彩进行标识。图中横轴为时域,纵轴为频域(即对应不同的子载波)。

  • OFDM工作模式(左图):用户是通过不同时间辨别出来的。每个时间片断,1个用户完全占据全部的子载波,并且发送1个完全的数据包(如图中红色部份标出的WLAN Packet)。
  • OFDMA工作模式(右图):用户是根据时频资源块RU辨别出来的。我们首先将全部信道的资源分成1个个小的固定大小的时频资源块,这个时频资源块也就是RU(Resource unit)。在该模式下,用户的数据是承载在每个RU上的,故从总的时频资源上来看,每个时间片上,有可能有多个用户同时发送。

OFDMA相比OFDM1般有两点好处:

  • 资源的更细腻分配。特别是在部份节点信道状态不太好的情况下,可以根据注水定理的思想(即根据信道质量分配发送功率),来更细腻化的分配信道时频资源
  • 能够更好的提供QOS。由于初始的802.11是占据全部信道的,如果有1个QOS数据包需要发送,其1定要等之前的发送者释放完全个信道才行,所以会存在较长的延迟。在OFDMA的情况下,由于1个发送者只占据部份信道,所以能够减少QOS节点接入的延迟。

RU(Resource unit)

本节参考Draft 0.1中第26.3.7节(OFDMA and SU tone allocation)中的相干叙述。

在802.11ax中,1个最小的时频单位为RU。与LTE中的RE(Resource Element)和RB(Resource Block)不同,LTE中的RE和RB都是1个固定值,我们罗列以下

  • RE:时域上对应1个symbol,频域上对应1个sub-carrier。
  • RB:对应时域上1个slot内(即半个子帧长度0.5ms)中,频率上对应12个sub-carrier,1般是7*12个RE。,
在802.11ax中RU是1个相对的概念,即存在很多种不同大小的RU,以下图所示:


图中,1共定义了6中RU类型,分别是26,52,106,242,484和996个子载波。

注:笔者目前还没有肯定是不是存在不同类似RU共存的情况,比如在20M带宽情况下,2个52-subcarrier RU和1个106-subcarrier RU是不是可以共存,这点有待后续理解。笔者比较偏向理解,不同的RU是可以共存的。这样设计的好处在于可以更有效的分配频率资源,比如在20M的信道条件下,1共可以存在9个26-subcarrier的RU,故需要9个人竞争才可以占据全部信道,否则就会有资源浪费(在802.11ax中,目前笔者理解每个发送者每次只能够竞争1个信道)。所以在发送者数量不足的情况下,只有通过不均等的分配,才可以更加有效的利用信道资源。

由于我们在802.11ax简介中也提到了,在该协议中,相同的信道带宽采取的FFT的点数增加4倍。比如原来20M信道采取64点的FFT(即64个子载波),现在就变成了256点的FFT(即256个子载波)。参考上图中(CWB20,26-subcarrier RU)的RU的数量,我们计算26*9=234是小于总子载波数256的,所以图中数值是公道的。

DC,Null Sub-carriers and Guard Sub-carriers

在前面RU的计算结果中,20M信道1共应当有256个子载波,而实际RU总共只使用了234个,二者相差了22个子载波。这些子载波是用来做保护间隔的:包括了DC,Null Sub-carriers和Guard Sub-carriers,以下图:


图中分别罗列了RU为26,52,106个子载波的情况,我们具体解释以下:

DC保护:以中心子载波为核心,1共有7个子载波作为DC保护的,即DC的保护带宽1共是7*78.125kHz=546.875kHz,与原来的1个DC保护(即312.5kHz)是比较接近的。

Guard Sub-carriers:保护子载波这里指的是信道之间的保护子载波了(比如20MHz信道之间的保护),如上图所示,其选取了左侧的6个子载波和右侧的5个子载波作为保护,这点设计是和802.11a的载波设计是1样的,只是子载波的带宽不1样而已。

Null Sub-carriers:在1些初期的书里面,比如《MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLAB》,其中是将Guard Sub-carriers和Null Sub-carriers等价看待的。不过在802.11ax中,Null子载波是指的RU之间的保护间隔,1般是1个子载波。

下面这张彩图可能更清晰1些:


那末这里1共消耗了6+1+1+7+1+1+5=22个子载波,是和之前计算相等的。

Pilot Sub-carriers

最后我们介绍1下在802.11ax中,导频子载波(Pilot)的设计。导频子载波是用来做信道估计的,利用估计出的信道系数完成解调的工作。由于802.11ax还是1个散布式接入的工作,所以Pilot是包括在每个RU内部的。这点也是与LTE的不同,LTE中,下行1般是用CRS(Cell-specific Reference Signals)信道,即特殊的导频图案(即时频图案)做参考信号,上行是在时隙内(即时域上这个时间片资源)上放置DMRS(Demodulation Reference Signal)用作解调参考信号的。

在802.11中,始终是用特定的子载波作为导频子载波,从而完成信道估计的功能,在802.11ax中,导频子载波的分配以下:


其中红色的直线即代表导频子载波的位置,其导频资源是均匀散布在全部信道上的。比如在RU为26个子载波的情况下,每个RU中都包括了2个pilot,在RU为52个子载波的情况下,每个RU包括4个pilot。通过这些pilot的设置,在传输进程中,接收方才可以有效地估计信道,并完成解调的工作。

生活不易,码农辛苦
如果您觉得本网站对您的学习有所帮助,可以手机扫描二维码进行捐赠
程序员人生
------分隔线----------------------------
分享到:
------分隔线----------------------------
关闭
程序员人生