HE PPDU (802.11ax)¶
규격 · 개정판
802.11ax-2021 → 802.11-2024 Clause 27 (HE PHY), Clause 26 (HE MAC) · HE Capabilities / HE Operation 요소 · Wi-Fi 6 / 6E
한눈에 보기
802.11ax(Wi-Fi 6)의 목표는 최고 속도보다 사람이 많은 곳에서의 효율(High Efficiency)이었습니다. PHY에서 바뀐 핵심은 다음과 같습니다.
- 심볼 4배 길게 — 톤 간격 78.125 kHz, 같은 대역에 톤 4배. GI 0.8/1.6/3.2 µs 선택
- 1024-QAM (MCS 10, 11)
- OFDMA — 한 패킷 안에서 대역을 RU로 나눠 여러 단말에게 동시에 (OFDMA와 RU)
- UL MU — AP가 트리거 프레임으로 여러 단말의 상향 전송을 동시에 받음
- BSS Color — PHY 헤더에 BSS 번호를 넣어 이웃 BSS 신호를 빨리 구분 (BSS Coloring)
이 기능들을 담기 위해 PPDU 형식이 네 가지로 나뉩니다.
네 가지 HE PPDU 형식¶
| 형식 | 용도 | 특징 |
|---|---|---|
| HE SU | 단일 사용자 전송 (상·하향) | 가장 기본. HE-SIG-B 없음 |
| HE ER SU | 장거리 단일 사용자 | HE-SIG-A를 반복해 16 µs, 242-tone 또는 (상위) 106-tone RU, 1–2 SS, MCS 0–2 |
| HE MU | 하향 OFDMA·MU-MIMO | HE-SIG-B에 RU 할당·사용자 정보 |
| HE TB | 트리거에 대한 상향 응답 | HE-SIG-A의 내용은 트리거가 미리 정함. HE-STF 8 µs |
필드 구성¶
| 필드 | 길이 | 내용 |
|---|---|---|
| L-STF / L-LTF / L-SIG | 20 µs | 레거시. L-SIG LENGTH를 3의 배수가 아니게 설정 |
| RL-SIG | 4 µs | L-SIG 반복 → HE(이후 EHT) 패킷 판별 + 채널 추정 보강 |
| HE-SIG-A | 8 µs (ER SU는 16 µs) | 공통 정보: BSS Color, MCS, BW, GI+LTF, TXOP, Spatial Reuse 등 |
| HE-SIG-B | 가변 (HE MU만) | 공통 필드(RU 할당) + 사용자 필드(STA-ID, MCS, NSS, 코딩) |
| HE-STF | 4 µs (TB는 8 µs) | AGC 재조정 |
| HE-LTF | (1x/2x/4x + GI) × N | 1, 2, 4, 6, 8 심볼 |
| Data | 심볼 13.6–16 µs | |
| PE (Packet Extension) | 0, 4, 8, 12, 16 µs | 수신기 처리 시간 확보 (SIFS 안에 응답하기 위해) |
HE-SIG-A 주요 필드 (HE SU 기준)¶
| 필드 | 비트 | 의미 |
|---|---|---|
| Format | 1 | HE SU / HE TB 구분 (HE MU는 L-SIG LENGTH 규칙으로 구분) |
| Beam Change | 1 | 프리앰블 앞부분과 HE-LTF 사이의 공간 매핑 변경 여부 |
| UL/DL | 1 | 상·하향 |
| MCS | 4 | 0–11 |
| DCM | 1 | Dual Carrier Modulation |
| BSS Color | 6 | 1–63 |
| Spatial Reuse | 4 | SRP 기반 공간 재사용 허용 값 |
| Bandwidth | 2 | 20/40/80/160 |
| GI + LTF Size | 2 | 위 페이지 표의 조합 |
| NSTS and Midamble Periodicity | 3 | |
| TXOP | 7 | TXOP 남은 시간 (NAV 설정용, PHY 수준) |
| Coding, LDPC Extra Symbol | 1, 1 | |
| STBC, Beamformed | 1, 1 | |
| Pre-FEC Padding Factor, PE Disambiguity | 2, 1 | |
| Doppler | 1 | midamble 사용 |
| CRC, Tail | 4, 6 |
TXOP 필드가 PHY 헤더에 들어간 것이 중요합니다. MAC 헤더를 복호하지 못한 이웃 STA도 PHY 헤더만 읽고 NAV를 설정할 수 있습니다.
HE MCS¶
| MCS | 변조·부호율 | 20 MHz | 40 MHz | 80 MHz | 160 MHz |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | BPSK 1/2 | 8.6 | 17.2 | 36.0 | 72.1 |
| 7 | 64-QAM 5/6 | 86.0 | 172.1 | 360.3 | 720.6 |
| 9 | 256-QAM 5/6 | 114.7 | 229.4 | 480.4 | 960.8 |
| 11 | 1024-QAM 5/6 | 143.4 | 286.8 | 600.5 | 1201.0 |
1 SS, GI 0.8 µs, 단위 Mbps. 80 MHz 2 SS MCS 11 = 1201 Mbps가 Wi-Fi 6 2×2 단말의 대표 최고 속도입니다.
전문가 노트 — 형식 판별, HE-SIG-B, 패딩
형식 판별 순서. ① L-SIG RATE = 6 Mbps이고 ② 다음 심볼이 L-SIG 반복(RL-SIG)이면 HE 이후 세대, ③ L-SIG LENGTH mod 3 값으로 HE SU·TB(나머지 1, 즉 m = 2)와 HE MU·ER SU(나머지 2, m = 1)를 가르고, ④ HE-SIG-A 첫 비트(Format)로 SU와 TB를, HE-SIG-A 심볼 구성(ER SU는 반복된 16 µs)으로 MU와 ER SU를 구분합니다. EHT는 RL-SIG 뒤에 U-SIG가 오고, U-SIG의 PHY Version 필드로 HE와 갈립니다.
HE-SIG-B 구조. 40 MHz 이상에서 HE-SIG-B는 **콘텐츠 채널 두 개(CC1, CC2)**로 나뉘어 20 MHz 부채널마다 번갈아 실립니다. 공통 필드에는 20 MHz마다 8비트 RU Allocation 하위 필드가 있어 그 20 MHz 안의 RU 배치와 MU-MIMO 사용자 수를 표의 인덱스로 나타냅니다. 사용자 필드는 두 개씩 묶어 BCC로 부호화합니다. HE-SIG-B의 MCS(0–5)와 DCM은 HE-SIG-A에서 알립니다.
Pre-FEC 패딩과 PE. 마지막 OFDM 심볼을 4등분해 데이터가 차지하는 비율(사전 패딩 계수 a = 1–4)을 정하고, 수신기의 처리 능력(HE Capabilities의 Nominal Packet Padding: 0/8/16 µs)과 a에 따라 PE 길이를 정합니다. 수신기가 마지막 심볼을 다 처리하기 전에 SIFS(16 µs)가 끝나지 않도록 하는 장치입니다.
ER SU의 106-tone 모드. 20 MHz의 상위 106-tone RU에만 에너지를 실어 PSD를 약 3 dB 높이는 방식입니다. 실외 Wi-Fi나 IoT 상향 커버리지 확장용입니다.