사운딩과 MU-MIMO¶

규격 · 개정판

11ac: VHT NDPA·NDP·압축 빔포밍 보고, DL MU-MIMO 최대 4 사용자 (Clause 10, 19, 21) · 11ax: HE NDPA, BFRP Trigger, 트리거 기반 피드백, DL/UL MU-MIMO 최대 8 사용자 (Clause 26, 27) · 11be: EHT 사운딩, 320 MHz 피드백 (Clause 35, 36)

한눈에 보기

MU-MIMO는 AP가 안테나 여러 개로 서로 다른 단말 여러 대에게 같은 시간, 같은 주파수로 각자 다른 데이터를 보내는 기술입니다. 빔포밍으로 단말마다 빔을 따로 만들어, 다른 단말에게는 서로의 신호가 거의 들리지 않게 합니다.

전제 조건은 AP가 각 단말까지의 채널을 정확히 아는 것입니다. 그래서 MU-MIMO는 항상 사운딩(채널 측정과 보고)과 짝을 이룹니다.

11ac: 하향만, 최대 4대
11ax: 하향·상향, 최대 8대, OFDMA와 결합 가능
11be: 최대 8대, 320 MHz

사운딩 절차¶

11ac — 순차 폴링¶

sequenceDiagram
    participant AP
    participant S1 as STA 1
    participant S2 as STA 2
    AP->>S1: VHT NDPA (STA 1, STA 2)
    AP->>S1: VHT NDP
    S1->>AP: Compressed BF Report (STA 1)
    AP->>S2: Beamforming Report Poll
    S2->>AP: Compressed BF Report (STA 2)
    Note over AP: 조향 행렬 계산 → DL MU-MIMO PPDU

11ax — 트리거 기반 사운딩¶

sequenceDiagram
    participant AP
    participant S as STA 1..N
    AP->>S: HE NDPA (STA 목록, 피드백 종류)
    Note over AP,S: SIFS
    AP->>S: HE NDP
    Note over AP,S: SIFS
    AP->>S: Trigger (BFRP: 각 STA의 RU 지정)
    Note over AP,S: SIFS
    S->>AP: HE TB PPDU — 모든 STA가 동시에 BF Report

STA가 많을수록 11ax 방식이 공중 시간을 크게 줄입니다. 피드백 종류는 SU, MU, CQI(RU별 채널 품질) 세 가지입니다.

MU-MIMO 세대 비교¶

항목	11ac (VHT)	11ax (HE)	11be (EHT)
방향	DL	DL + UL	DL + UL
최대 사용자	4	8 (RU당)	8 (RU당)
사용자당 최대 SS	4	4	4
총 최대 SS	8	8	8
OFDMA 결합	—	106-tone 이상 RU에서	MRU 포함
사용자 지정	Group ID (사전 등록)	HE-SIG-B 사용자 필드 (STA-ID)	EHT-SIG 사용자 필드
피드백 그룹핑 Ng	1, 2, 4	4, 16	4, 16

실제 이득을 결정하는 요소¶

요소	영향
AP 안테나 수	사용자 수 × 사용자당 SS ≤ AP 안테나 수. 4×4 AP와 2×2 단말이면 2대가 한계
단말 간 공간 분리	같은 방향에 있으면 빔으로 분리하기 어려움
채널 변화 속도	사운딩 후 채널이 바뀌면 사용자 간 간섭 증가
트래픽	동시에 버퍼가 찬 단말이 여러 대 있어야 함
사운딩 오버헤드	단말 수 × 대역폭 × 안테나 수에 비례

그래서 MU-MIMO는 큰 버퍼를 가진 고정 단말(스트리밍 TV, 데스크톱)이 여러 대인 환경에서 효과가 크고, 짧은 패킷이 많은 환경에서는 OFDMA가 유리합니다.

전문가 노트 — 프리코딩과 UL MU-MIMO

선형 프리코딩. AP는 각 STA의 피드백 \(\mathbf{V}_i\)(압축 V 행렬)로 전체 채널을 근사하고 ZF 또는 정규화 ZF(MMSE)로 조향 행렬을 만듭니다. 피드백이 실제 채널 \(\mathbf{H}_i\)가 아니라 오른쪽 특이 벡터 \(\mathbf{V}_i\)와 SNR뿐이라, 블록 대각화에 가까운 알고리즘을 칩셋마다 고유하게 구현합니다. MU 피드백의 델타 SNR(부반송파별 SNR 편차)은 MCS 선택에 쓰입니다.

UL MU-MIMO. AP는 같은 RU에서 여러 STA의 HE TB PPDU를 받아 수신 MIMO 검출로 분리합니다. STA마다 서로 다른 HE-LTF 공간 스트림 위치(Trigger User Info의 SS Allocation)를 배정해 채널을 추정합니다. 수신 측 분리라 사운딩은 필요 없지만, 전력 제어와 타이밍 정밀도가 UL OFDMA보다 더 엄격합니다.

빔포밍 피드백 크기 (11be 320 MHz). Ng = 4, 4×2 피드백도 320 MHz에서는 80 MHz의 약 4배입니다. 11be는 Ng = 16 피드백과 부분 대역 피드백을 활용해 이를 줄이고, 802.11bn에서는 피드백 압축과 Multi-AP 사운딩이 논의되고 있습니다.