基于IEEE 802.11ac的多用戶MIMO傳輸方案的優化設計及其性能分析

冀保峰，宋康，黃永明，楊綠溪

（1.東南大學 信息科學與工程學院，江蘇 南京 210096；2.河南科技大學 電子信息工程學院，河南 洛陽 471003）

1 引言

隨著 Internet的蓬勃發展，信息獲取的及時性和便利性顯得越來越重要，無線局域網(WLAN)的靈活性、拓展性、移動性以及簡便安裝等特性使得WLAN產業成為當前一個重要的發展熱點。自2008年上半年起，IEEE就啟動了WLAN的新標準IEEE 802.11ac的制定工作，它的目標是使無線Wi-Fi的傳輸速度達到 1Gbit/s以上，為此成立了一個專門的工作組，項目名稱為超高吞吐量(VHT, very high throughput)。

從核心技術來看，IEEE 802.11ac是在 IEEE 802.11a無線Wi-Fi標準之上發展起來的，包括將使用IEEE 802.11a的5GHz頻段。不過在通道的設置上，IEEE 802.11ac將沿用IEEE 802.11n的MIMO(多入多出)通信技術，并推廣到多用戶 MIMO通信技術，為它的傳輸速率達到 1Gbit/s打下基礎。IEEE 802.11ac每個通道的帶寬將由IEEE 802.11n的最大40MHz提升到80MHz，甚至是160MHz，再加上大約10%的實際頻率調制效率提升，最終理論傳輸速度將由 IEEE 802.11n最高的 600Mbit/s躍升至1Gbit/s以上。當然，實際傳輸速率可能在 300～400Mbit/s之間，接近目前IEEE 802.11n實際傳輸速率的3倍(目前IEEE 802.11n無線路由器的實際傳輸速率為75～150Mbit/s)，完全足以在一條信道上同時傳輸多路壓縮視頻流。

多天線通信技術中的 MIMO預編碼和 MISO(多入單出)發送波束形成可以充分利用系統的空間復用和陣列增益以及空間分集增益，顯著提高MIMO系統的性能。單用戶的MIMO/MISO方案是將所有數據流發送給一個用戶，而多用戶的MIMO/MISO傳輸方案可以給不同用戶分配數據流從而增加整個系統的容量，但它們都需要發射端已知信道狀態信息(CSI, channel state information)來進行優化的預編碼或發射波束形成設計，消除各數據流或各用戶之間的干擾，并通過功率分配獲得最優的系統性能。多用戶MIMO/MISO的研究主要包括上行多址接入(MAC)信道和下行廣播(BC)信道的容量分析，空分多址方案及用戶間干擾的消除或減少，有限反饋下的多用戶 MIMO方案，MIMOOFDM傳輸方案設計等方面。

IEEE 802.11n首先在WLAN中完整引入了單用戶 MIMO通信技術，它的信道信息的反饋有 2種方案，一種是 TDD系統下基于信道互易性得到的信道狀態信息，另一種是 FDD系統下基于接收端的有限反饋而得到信道信息，具體地說，是對用戶端等效信道矩陣V(SVD分解后)的有限反饋。IEEE 802.11ac在其2011年的標準草案中進一步引入了多用戶MIMO (MU-MIMO)通信技術，而且帶寬可以最大擴展到160Mbit/s，它也需要在FDD系統下對用戶端等效信道矩陣V進行反饋。另外，由于IEEE 802.11ac的國際提案征集剛剛塵埃落定，有關IEEE 802.11ac傳輸方案的論文研究尚屬空白階段，因此迫切需要研究IEEE 802.11ac的MIMO傳輸方案，特別是多用戶的MIMO傳輸方案的優化設計與系統性能分析。有關 IEEE 802.11系列在WLAN場景下的MIMO傳輸方案及性能分析的研究目前已有較多的進展。Bianchi最早對 IEEE 802.11的機制 DCF進行了性能分析，利用二維Markov鏈描述了用戶接入機制 CSMA，并且分析了其吞吐量性能[1]。Gong等人在文獻[2]中研究了CSMA/CA的WLAN MAC協議下的多用戶MIMO傳輸方法，然而該研究的多種處理方案和目前IEEE 802.11ac標準的多用戶方案并不吻合，因而不能得到應用，例如它是挑選競爭到信道的多個用戶而進行的多用戶傳輸，而IEEE 802.11ac標準的多用戶實現是基于4種接入類別(AC，access category)，即話音(voice)、視頻(video)、盡最大努力(best effort)和背景(background)接入來競爭信道，而且多用戶傳輸之前需要對不同用戶進行分組(Group),幀結構和作用如圖 1所示。Choi等人在文獻[3]中也研究了IEEE 802.11在WLAN中的多用戶MIMO傳輸方法，然而該文獻是先定義了多個門限，大于該門限的用戶可以進行 MU-MIMO操作，無法與當前所定的 IEEE 802.11ac標準匹配。文獻[4]在IEEE 802.11n的單用戶MIMO的基礎上對其RTS幀結構進行改進，并利用隨機波束對多用戶進行預編碼，且不需要信道的反饋，這種隨機波束的預編碼方案的優點是簡單易行，但缺點則是無法有效消除多用戶信道之間的干擾從而會降低MU-MIMO傳輸的性能。

綜上所述，目前還沒有文獻完全基于 IEEE 802.11ac標準協議的規定而對其多用戶MIMO傳輸方案進行研究。因此本文在IEEE 802.11ac Draft 2.0 標準草案的基礎上對其多用戶 MIMO傳輸機制進行了深入研究，提出了幾點改進的優化設計方案，并完成了相應的系統性能分析。所提出的改進方案包括：第一，針對多用戶預編碼要求的信道信息比較精確的特點提出在其傳輸機會(TXOP)初始化后用塊確認(BA)幀對信噪比進行反饋來提高多用戶預編碼的性能，并基于該反饋信息，采用“和速率”最大化準則進行了功率分配的優化設計；第二，針對MIMO多用戶分組后通信需要進行RTS輪詢的機制，規定接入站點(AP)需要先對主接入類別(AC)用戶進行輪詢以提高 TXOP初始化成功的概率；第三，由于MIMO多用戶分組后，一個用戶組有多個主AC用戶，如果只對第一個主AC用戶輪詢后失敗就放棄該 TXOP初始化，則對第 2個主AC用戶不公平，因此提出在多個主AC用戶存在時AP需要對第2個主AC用戶輪詢后再決定是否放棄該 TXOP。仿真結果表明，改進的傳輸方案在誤比特率(BER)和吞吐量方面獲得明顯的性能增益，且針對性能的理論分析與仿真結果相吻合。

2 IEEE 802.11ac中的多用戶MIMO傳輸機制

MIMO/MISO的多用戶發送方案可以給不同用戶分配數據流從而增加整個系統的容量。多用戶MIMO/MISO信道主要分為上行多址接入信道(MAC)和下行廣播信道(BC)2個方面。由于 IEEE 802.11ac標準不采用上行多用戶的方案，所以其多用戶 MIMO的研究主要關于下行多用戶發送方面的研究，多用戶傳輸的前提是發送端需要獲得所需的信道狀態信息，若AP已知信道信息(CSI)，用戶間的干擾可以通過發送端的預編碼來減小或者消除。多用戶MIMO預編碼主要包括2類，一類是線性預編碼方法，如迫零、MMSE預編碼方案等，另一類是非線性預編碼方法，如 DPC預編碼等。雖然 DPC等非線性預編碼方案在理論上有更好的性能改善，但是在IEEE 802.11ac的實際應用場景下，信道信息的誤差會嚴重影響其性能的提升，另外它在實現方面更難以求解，包括一些目標函數和約束條件下的優化求解，例如最大化加權“和速率”目標函數下的功率分配問題，非線性預編碼方案很難得到解析解，然而線性預編碼的方案可以獲得最優解，因此這里將研究 IEEE 802.11ac中的多用戶MIMO線性預編碼。

IEEE 802.11ac的 MU-MIMO基本實現流程如下。

1) 用戶站點STA通過掃描(分為主動掃描和被動掃描)得到信道列表以決定加入哪個基本服務區(BSS, basic service set)。

2) 用戶站點STA需要通過加入BSS的身份認證。

3) 用戶站點 STA認證成功后和接入站點 AP建立關聯(若認證或關聯不成功需重認證或重關聯幀操作)，AP根據 STA的信息(位置、業務類型等參數)進行分組，如圖1所示。

4) 接入站點 AP通過空數據分組通告幀NDPA(幀結構和作用如圖2所示)來通知STA反饋所需的等效信道狀態信息。

5) 用戶站點STA通過空數據分組幀NDP(幀結構和作用如圖3所示所示)反饋多用戶信道狀態信息。

6) 接入站點AP競爭到信道后，對其中一個分組進行 MU-MIMO操作的第一步——傳輸機會(TXOP)的初始化(即對分組中的STA發送RTS或短數據幀進行輪詢)。

7) TXOP初始化成功后，AP可以在其業務類型所限的時長內實現MU-MIMO傳輸，包括多用戶MIMO預編碼等，而不是其服務對象的STA可以進入Power Saving狀態(省電模式以節省電量)。

8) 若數據發完后仍有時長剩余，AP可通過CF-END幀對TXOP剩余時長進行清除，其他STA等待DIFS時長后可以開始競爭信道。

需要說明的是IEEE 802.11ac標準規定在多用戶MIMO傳輸時，多用戶多個流的傳輸場景下每個用戶的多個流只能使用一個編碼調制方式(MCS)。

在圖 1的 SIG-A 幀結構中 B4～B9 6bit標識GroupID，分組號可以到63個。分為一個Group的用戶具有相同的GroupID號，而且一個Group可以有多于 4個的用戶數，因此若實現該 Group用戶MU-MIMO時有對用戶進行選擇的需要。

圖1 SIG-A 幀結構

圖2 NDPA幀結構

圖3 NDP幀結構

上述MU-MIMO實現流程中的NDPA(null data packet announcement)是空數據分組通告幀，其作用就是對需要反饋信道信息的用戶通告，每個被通告的用戶地址信息放置在STA Info 1到STA Infon中，緊跟其后的是NDP幀如圖3所示。

NDP(null data packet)幀中包含了legacy的短訓練字段(L-STF)和長訓練字段(L-LTF)分別用于分組開始的檢測和自動增益控制(AGC)設置和信道估計以及更精確的頻偏估計和時間同步；其中，VHT-STF和VHT-LTF是VHT格式的短訓練字段和長訓練字段，作用和legacy相同，不過是用于超高吞吐量模式下。

上述實現流程中的傳輸機會 TXOP (transmit opportunity)是自 IEEE 802.11n標準開始引入的概念，指的是當一個AP站點競爭到一個信道接入機會后可以在一定時長內(具體多長時間基于其接入類別)給一個用戶連續傳輸多個數據幀，IEEE 802.11ac同樣沿用了TXOP的機制并且在TXOP內實現MU-MIMO操作，IEEE 802.11ac草案Draft 1.4給這種多用戶TXOP的機制定義為TXOP sharing。

總之IEEE 802.11ac中的多用戶MIMO (MUMIMO)傳輸機制是將IEEE 802.11n的單用戶TXOP的機制擴展為多用戶的 TXOP sharing，而 MUMIMO傳輸的實現中需要考慮多方面的因素使得系統吞吐量最大化，例如用戶的選擇和調度，信道信息的精確與否，預編碼方案以及發送端對不同用戶的功率分配等方面，下面針對所需考慮的這些問題進行優化設計使得系統吞吐量最大化。

3 改進的IEEE 802.11ac多用戶MIMO傳輸方案

3.1 多用戶預編碼方案的改進和最優功率分配

因為多用戶預編碼的實現需要發送端已知精確的信道狀態信息，然而遵循現有標準草案 Draft 1.4的背景下，發送端AP準備給多用戶發送數據時并不能獲知各用戶信道是否有所波動，針對這種情況本文提出利用物理層TXOP時長內信干噪比的反饋對現有的多用戶預編碼方案進行改進，即發送端通過信干噪比的反饋來調整多用戶預編碼的實現。尤其是在一個 TXOP期間，次 AC用戶(相對于該TXOP期間搶到信道接入類別的其他用戶)數據發完后，剩下的TXOP時間可以通過調整加入新的用戶來使系統容量最大化，由于此時新加入用戶的信道狀態信息是之前反饋的，此時多用戶預編碼精確與否AP是未知的，所以可以在TXOP初始化的第一幀后，STA回復塊確認(BA)幀時反饋信干噪比信息來調整編碼調制方式(MCS)和確定是否需要信道信息的重新反饋，然后再進行多用戶MIMO傳輸。

因此這里提出在TXOP開始的第一幀時，用戶對所收到的信號進行處理，然后通過反饋所設計的塊確認BA幀將所需的信干噪比和真實的信干噪比反饋給AP，AP通過均衡處理來調整發射功率，由于不同用戶的AC不同則可以對不同用戶和容量進行加權，從而可對不同AC的用戶容量進行最優分配。如前所述，由于非線性MU-MIMO預編碼無法求得最優解，因此本節選擇線性MU-MIMO預編碼進行物理層的最優設計。下一節將提出改進的MAC調度方案來進一步提升其多用戶MIMO傳輸性能。

注意 IEEE 802.11ac標準規定了其多用戶MIMO傳輸是采用MIMO-OFDM模式，并工作于5GHz頻段，基本帶寬40MHz，必選帶寬80MHz，可選帶寬160MHz或80+80MHz。IEEE 802.11ac的帶寬示意圖如圖4所示。

圖4 IEEE 802.11ac工作帶寬示意

為了使多用戶 MIMO線性預編碼的吞吐量最大化，并進行最優的功率分配，可以采用基于業務類型 QoS要求的 Goodput為將要最大化的目標函數，由于用戶業務類型分為4類：voice用戶，Video用戶、best effort用戶和background用戶、不同用戶有相應的 QoS要求，因此最后可構成 IEEE 802.11ac場景下的優化目標函數和約束條件為

其中，α1、α2、α3、α4是加權系數，最優加權可以為系統實現最大的“和速率”[6]。t1、t2、t3、t4是不同用戶對速率的QoS要求，ρ1、ρ2、ρ3、ρ4是不同用戶的功率分配系數，求解式(4)對 IEEE 802.11ac用戶實現加權“和速率”目標函數下的最優的功率分配，式(4)最優解的計算可以通過非線性規劃獲得。本文可借助MATLAB的fmincon函數求解，命令的基本格式和所含參數分別為

通過計算即可獲得式(4)的最優解。

式(4)中的Pe1rPer2Per3Per4分別是4類用戶的誤分組率，都可通過式(5)計算。

因此根據該CDF和表2(用來實現Group多于4個用戶時用戶信干噪比的選擇門限和最終發送時所對應的可達速率)可以得到不同可達信噪比下的概率，從而可以用來計算多用戶場景下（如第4節）的吞吐量性能。下面分析在線性MU-MIMO預編碼下的MAC層用戶選擇和調度方案。

表1 IEEE 802.11ac所采用的MCS方式

表2 用戶組多于4個用戶時的信干噪比(SNIR)選擇門限和最終發送的可達速率

3.2 多用戶MIMO傳輸的MAC層調度優化方案

AP站點獲得一個傳輸機會后，只要滿足TXOP時限，它可以在指定的輪詢TXOP內傳輸多個幀交換序列?！八埱蟮腡XOP時長”以32μs為單位指定?！八埱蟮腡XOP時長”為0表示對于指定通信標識符(TID, traffic identifier)沒有請求TXOP?！八埱蟮?TXOP時長”不是累加的，對于一個特定TID的TXOP時長請求將改寫任何之前的對該TID的TXOP時長請求，也就是說IEEE 802.11ac場景下用戶站點STA必須回復TXOP holder(初始化成功TXOP的STA)的信息。

因為現有的機制在 MU-MIMO傳輸之前獲得的信干噪比信息相對于實際發送 MU-MIMO數據時的信干噪比而言是不精確的。這樣會使 MU-MIMO的性能降低，體現不出MU-MIMO對于吞吐量的提升作用。因此本節提出一種簡單的改進方案可以解決MU-MIMO傳輸時吞吐量的降低問題，具體的改進方案如下。

1) 在TXOP內的MU-MIMO實現期間發送端AP第一幀(標準規定RTS或短數據分組可作為第一幀)發送時，以保守MCS(即低階MCS)發送。

2) 用戶(STA)在該 TXOP時長內收到第一個MU-MIMO幀后，基于該幀重新估計 SINR。此時由用戶完成的 SINR的計算可有效考慮其他用戶(STA)數據流的干擾。

3) 在用戶(STA)響應的塊確認(BA)幀中將量化的SINR的修正量(4bit左右)反饋給AP，該步驟需要對幀結構做一些修改，如圖5所示。

注意對于單用戶MIMO傳輸，本改進方案也可適用，同樣可帶來性能增益。

圖5 BA幀結構修改

對于反饋的主動權而言，AP和STA都可以實現。

1) 對于AP而言，為了觸發STA在非Sounding(探測)階段重新估計SINR值并在接下來的BA幀中返回修正SINR量化值，需要在數據幀的VHT-SIGA字段使用1bit指示該操作，或者將比特信息以擾碼的形式加進去，指示該操作。

2) 對于STA而言，為了讓AP獲知自身重新估計了 SINR值，所響應的 BA幀中帶有修正SINR量化值，那么可以在BA幀中加1bit，或者以擾碼的形式來指示該操作。

STA重新獲得了帶干擾的每個空間流的子載波上的SINR以后，取整體的平均值，即將每個空間流的每個子載波上的SINR求和，然后除以每個空間流的子載波數再除以流數，得到一個總體平均SINR，再計算出此 SINR與之前反饋的總體平均SINR的差值 SINR_correction。將這個差值量化成4bit，放在BA幀里的BA控制域中來反饋。用4bit（B3～B6）來指示這個差值，由于每個STA最多可以接收 4個空間流，也就最多需要反饋 4個平均SINR修正量，因此一共需要BA control域中分配8bit(B3～B10)來指示。

B3、B4指示第1個空間流的平均SNR，B5、B6 指示第 2個空間流的平均 SNR，B7、B8指示第3個空間流的平均SNR，B9、B10指示第4個空間流的平均SNR。

主要工作流程如圖6所示，即第1步發送端在TXOP內以低階MCS發送第1個MU-MIMO幀；第2步用戶在收到第一個MU-MIMO幀后，基于該幀重新估算 SINR；第 3步用戶在響應幀(BA,塊確認幀)中將額外攜帶 SINR糾正信息的BA幀反饋給發送端；第4步發送端在收到該修正的反饋幀后對多用戶預編碼的實現進行調整(可進行功率分配，調整不同用戶的加權系數等)以最大化系統的吞吐量。

圖6 修改后工作流程

該方案的主要好處是：不需控制包裹幀反饋的復雜度也不需在MAC層增加多余信令開銷的情況下，使AP得到更為精確的包含多用戶干擾的SINR反饋值，提高AP設計多用戶預編碼的性能，最終提高物理層的MU-MIMO吞吐量。

而且由于在初始化TXOP時，對主AC用戶第一幀的成功與否至關重要，如果第一幀交互失敗，那么TXOP初始化就失敗，而當進行多用戶傳輸時會有多個用戶，所以應該先詢問哪個用戶對TXOP初始化成功與否也就顯得十分重要，而且如果Group包括2個以上主AC用戶時候，若詢問第1個主AC用戶失敗則TXOP初始化失敗，這樣對第2個主AC用戶不公平而且降低了TXOP初始化成功的概率。針對這2方面的問題本文建議對用戶調度進行改進。

1) TXOP初始化時先對主AC用戶進行輪詢以提高TXOP初始化的概率。

2) 如果對第1個主AC用戶第一幀交互失敗可以嘗試對第2個主AC用戶交互，這樣一方面可以改善多個主AC用戶的公平性問題，另一方面增加了TXOP初始化成功的概率。

下面針對以上物理層和MAC層的MU-MIMO優化方案進行理論分析和仿真驗證。

4 IEEE 802.11ac多用戶MIMO傳輸方案的性能分析

本節將結合前面所述多用戶預編碼方案對IEEE 802.11ac場景下的吞吐量性能進行分析，由文獻[4]可知，平均發送幀長和所用的平均時長之比即為吞吐量，而且實現下行多用戶需要AP競爭到信道，因而吞吐量可以表示為

索引i表示可能幀類型，i=0表示無發送情況的空幀，i=1表示一個波束的幀類型，其數據分組幀長度為lbit，i=2表示2個波束的幀類型，其數據分組幀長度為2lbit，i=3表示 3個波束的幀類型，其數據分組幀長度為3lbit，i=4表示4個波束的幀類型，其數據分組幀長度為4lbit。則平均發送幀長可通過不同幀類型的比特數與該幀類型的發送概率的乘積計算獲得，而Pf(i,m,N,rγ,rω)表示第i個幀類型在N個用戶m個時隙內門限為rγ發送速率rω的概率，其計算將在下面進行分析。

式(10)中的PAP為 AP競爭到信道的概率，則AP與n-1個站點在m個時隙內競爭到信道的概率可以表示為[8]

因為下行多用戶需要 AP競爭到信道，Group所含用戶不需要競爭信道，但是由于一個用戶可以在不同Group中，所以下行多用戶需要對用戶進行選擇，選取用戶信噪比較大的作為多用戶服務的對象，若選擇用戶的門限為rγ，則從N個用戶中選擇n個SINR大于rγ的概率為

第1種幀類型i=0即空幀，則有

Tdata(i, rω)表示幀類型i數據分組的發送時間，Toverhead(i,m)是TXOP期間所需的幀交換控制代價，例如RTS、CTS和SIFS等時間，具體時間如表3所示。

表3 幀交換控制代價

5 仿真結果與分析

本節對IEEE 802.11ac的多用戶MIMO傳輸的改進方案性能進行了仿真和分析。仿真假定AP有M根發送天線，用戶為單天線，噪聲方差為1，控制代價如表3所示，預編碼為迫零預編碼。假定4個用戶分別代表不同接入類別，如語音用戶、視頻用戶、盡最大努力用戶和背景用戶。設定信道環境為住宅信道環境[5]。

在主AC業務類型為語音時，本文對AP有不同天線情況下，語音用戶隨著信噪比的增加其BER的變化情況進行了仿真，結果表明其 BER隨著天線數的增加而顯著下降，如圖7所示。

圖7 天線數不同主AC用戶BER和SNR之間的關系

當采用迫零MU-MIMO預編碼時，由于采用信干噪比反饋和不采用反饋時AP將決定是否需要信道信息的重新反饋，圖8對比了不同反饋下主AC用戶的BER隨著信噪比的變化情況。

圖8 SNR反饋的MAC方案和無反饋的BER性能對比

圖9對采用式(4)的目標函數進行功率分配的情況下，進行信干噪比反饋和無反饋時Goodput的性能差別，仿真表明，反饋精確信道信息下 Goodput的性能要大于不進行反饋的情況。

圖9 SNR反饋的MAC方案和無反饋的Goodput性能對比

圖 10對系統吞吐量性能的分析結果進行了仿真驗證，其中仿真參數如下：門限速率rγ分別取值-8dB、14dB和16dB，仿真表明，理論分析結果與仿真結果相吻合，隨著時隙數的增加，吞吐量的增加也逐漸緩慢，且門限值越高其吞吐量越小，因為門限值選擇較高時會導致能服務的用戶數變少，所以吞吐量會降低。

圖11是對MAC優化方案的第1種，即在多用戶的情況下，TXOP初始化第1幀時候先詢問主AC用戶和不一定先詢問主AC用戶時的TXOP初始化成功的概率進行了對比，仿真結果表明，先對主AC用戶詢問TXOP初始化成功的概率要遠遠大于不一定先對主AC用戶詢問的情況。

圖10 可達發送速率不同時吞吐量隨時隙變化性能對比

圖11 先詢問主AC用戶TXOP初始化成功概率隨著詢問次數的變化

圖12 AP詢問第2主用戶AP吞吐量和無詢問吞吐量對比

圖12是對MAC優化方案的第2種，即在Group中多個主AC用戶存在的情況下，AP對第2個主AC用戶嘗試詢問和不對第2個主AC用戶詢問的性能進行了對比，仿真結果表明對第 2個主 AC用戶詢問會大大增加下行多用戶的吞吐量，這是因為對第2個主AC用戶的詢問一方面使TXOP初始化成功的概率增加，另一方面也增加了 AP占用信道的時間，從而使得IEEE 802.11ac下行多用戶的吞吐量增加。

6 結束語

本文基于IEEE 802.11ac/D1.4標準草案對其多用戶MIMO (MU-MIMO)傳輸方案進行了改進和仿真分析，針對多用戶時用戶信道信息有延遲的特點需要TXOP期間用戶通過響應BA幀進行信干噪比的反饋，結果表明MU-MIMO傳輸時信干噪比的反饋會使多用戶 BER的性能有很大的提高，也提高了系統正確接收的比特數(即goodput)，本文又在加權“和速率”最大化的目標函數下進行了功率的最優分配，結果表明有反饋相比于無反饋的系統性能有較大的提升。

針對TXOP初始化對主AC詢問失敗的特點，本文還提出2個MAC層的優化方案，這2個方案是對主AC用戶的優先詢問和對第 2個主AC用戶的嘗試詢問，降低了TXOP初始化失敗的概率，同時增加了IEEE 802.11ac下行多用戶MIMO傳輸的吞吐量。

本文基于IEEE 802.11ac/D1.4標準草案并結合本文所述多用戶預編碼方案對 IEEE 802.11ac場景下的吞吐量性能進行了分析，針對5種不同的幀類型計算了不同的平均發送幀長和所用的平均時長，從而計算出該幀類型下的吞吐量性能，通過仿真表明隨著門限速率的增加吞吐量降低，并隨著時隙的增加吞吐量趨于平坦，表明了本文分析結果的正確性。

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