【WLAN从入门到精通-Wi-Fi 6】第3期——万箭齐发 MU-MIMO

1什么是MU-MIMO

Wi-Fi的多用户技术，不仅仅是OFDMA，还有早在Wi-Fi 5就引入的MU-MIMO。

在介绍MU-MIMO之前，稍微介绍一下与其颇有渊源的MIMO。

MIMO，即Multiple Input Multiple Output（多输入多输出）。如下图所示，MIMO技术可简单理解为将网络资源进行多重切割，然后经过多重天线进行同步传送。

MIMO带来的好处是增加单一设备的数据传输速度，同时不用额外占用频谱资源。可以说，从11g时代54Mbps的传输速率，到11n时代的300Mbps，甚至是600Mbps的传输速率，MIMO技术功不可没。

我们在WLAN设备上，常常会看到一个指标项M×N MIMO，也有写作M T N R的，这个指标项就是在讲天线数，M表示发送端的天线数，N表示接收端的天线数。在一个MIMO系统中，每一路独立处理的信号被定义为一路空间流(Spatial Stream)，如果收发天线数量不相等，那么空间流数小于或等于收发端更小的天线数目。例如，4×4(4T4R)的MIMO系统可以用于传送4个或者更少的空间流，而3×2(3T2R)的MIMO系统可以传送2个或者1个空间流。

但是实际上，AP和终端的天线数是不对称的，AP的都是3或者4根天线，甚至更多，但是终端，比如手机，通常只有1-2根天线，这种不对称性会造成一部分网络资源的浪费。举例来说，目前支持4×4(每一条流的理论传输速率为433Mbps)802.11ac Wave 2的AP的整体理论传输速率可达1.732Gbps，当它与1×1(1天线)手机连接和传输时，最高理论传输速率仅为433Mbps，同一时间其余的1.3Gbps的容量都会被闲置，并且对MIMO而言，AP和终端之间通信都是单点的，也就是说，AP每次只能跟单个用户进行通信，其他用户只能等待，这也意味着单个终端的速率只会更低。

为此，Wi-Fi 5引入了MU-MIMO。MU-MIMO的MU就是多用户的意思，该技术意味着AP一次可以跟多个终端进行通信，这样就能充分利用AP的总容量。

还是拿送货作为比喻，试想一下，如果说Wi-Fi 4一趟只能开一辆小车送货给接收端，那么Wi-Fi 6就是一趟开多辆小车送货。

早在Wi-Fi 5就已经支持了同时与4个用户进行下行通信，而Wi-Fi 6则同时支持上下行8个用户，因此用户的传输速率变得更高。

2OFDMA和MU-MIMO的区别

MU-MIMO是一种多用户技术，而在前一篇中，我们曾经介绍过另一种多用户技术OFDMA。虽然OFDMA和MU-MIMO两者都是针对多用户，将串行变为并行，但其实两者还有很大差别的。

MU-MIMO：实现物理空间上的多路并发，适用于大数据包的并行传输(如视频、下载等应用)，提升多空间流的利用率与系统容量，提高单用户的有效频宽，同样能降低时延。但运行状态不够稳定，很容易受终端影响。

OFDMA：实现频域空间的多路并发，适用于小数据包的并行传输(如网页浏览、即时消息等应用)，提升单空间流的信道利用率与传输效率，减少应用延迟与用户排队。运行状态稳定，不容易受终端影响。

因此MU-MIMO和OFDMA两种方案完全不冲突，在实际使用中也经常是叠加使用。OFDMA与MU-MIMO联合调度可以基于每个业务进行资源分配(如网页浏览、视频观看、下载、即时消息等各类业务场景)，通过设计合理MU-MIMO和OFDMA调度算法就能有效降低密集多用户情况下终端上下行随机接入造成的冲突，有效地改善多用户高密度接入场景的使用体验。

预告：下期将为大家介绍空间复用技术BSS Coloring，敬请期待。

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来源：华为产品资料公众号