Множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов

Множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов ( OFDMA ) — это многопользовательская версия популярной с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) схемы цифровой модуляции . Множественный доступ достигается в OFDMA путем назначения подмножеств поднесущих отдельным пользователям. Это обеспечивает одновременную передачу данных с низкой скоростью от нескольких пользователей.

Сравнения

OFDMA часто сравнивают с комбинацией OFDM со статистическим мультиплексированием с временным разделением . Преимущества и недостатки, изложенные ниже, более подробно обсуждаются в разделе « Характеристики и принципы работы» . См. также список ключевых функций OFDM .

Преимущества

Обеспечивает одновременную передачу данных с низкой скоростью от нескольких пользователей.
Импульсной несущей можно избежать.
Более низкая максимальная мощность передачи для пользователей с низкой скоростью передачи данных
Более короткая задержка и постоянная задержка
Множественный доступ на основе конкуренции (предотвращение конфликтов) упрощается.
Дальнейшее повышение устойчивости OFDM к замираниям и помехам.
Борьба с узкополосными помехами.
Гибкость развертывания в различных диапазонах частот с незначительной модификацией радиоинтерфейса. ^[1]
Усреднение помех от соседних сот с использованием различных базовых перестановок несущих между пользователями в разных сотах
Помехи внутри ячейки усредняются с помощью распределения с циклическими перестановками.
Обеспечивает покрытие одночастотной сети там, где существуют проблемы с покрытием, и обеспечивает отличное покрытие.
Обеспечивает частотное разнесение за счет распределения несущих по всему используемому спектру.
Обеспечивает мощность для каждого канала или каждого подканала.

Недостатки

Повышенная чувствительность к сдвигам частоты и фазовому шуму. ^[1]
Службы асинхронной передачи данных, такие как веб-доступ, характеризуются короткими пакетами передачи данных на высокой скорости передачи данных. Лишь немногие пользователи в ячейке базовой станции передают данные одновременно с низкой постоянной скоростью передачи данных.
Сложная электроника OFDM, включая алгоритм БПФ и прямое исправление ошибок , постоянно активна, потребляя таким образом мощность независимо от скорости передачи данных, в то время как OFDM в сочетании с планированием пакетов данных может время от времени позволять алгоритму БПФ переходить в спящий режим.
Выигрыш от разнесения OFDM и устойчивость к частотно-избирательному замиранию могут быть частично потеряны, если каждому пользователю назначено очень мало поднесущих и если в каждом символе OFDM используется одна и та же несущая. Поэтому желательно адаптивное назначение поднесущей на основе информации быстрой обратной связи о канале или скачкообразного изменения частоты поднесущей.
Борьба с помехами в совмещенном канале от соседних сот в OFDM более сложна, чем в CDMA . Это потребует динамического распределения каналов с улучшенной координацией между соседними базовыми станциями.
Информация быстрой обратной связи по каналу и адаптивное назначение поднесущих более сложны, чем быстрое управление мощностью CDMA.

Характеристики и принципы работы

На основе информации обратной связи о состоянии канала может быть достигнуто адаптивное назначение пользователя поднесущей. ^[2] Если назначение выполняется достаточно быстро, это дополнительно повышает устойчивость OFDM к быстрому замиранию и узкополосным помехам в совмещенном канале и позволяет достичь еще большей спектральной эффективности системы .

Разным пользователям может быть назначено разное количество поднесущих с целью поддержки дифференцированного качества обслуживания (QoS), т.е. для управления скоростью передачи данных и вероятностью ошибки индивидуально для каждого пользователя.

OFDMA можно рассматривать как альтернативу сочетанию OFDM с множественным доступом с временным разделением каналов во временной области (TDMA) или связью со статистическим мультиплексированием . Пользователи с низкой скоростью передачи данных могут отправлять данные непрерывно с низкой мощностью передачи вместо использования «импульсной» несущей высокой мощности. Можно добиться постоянной и более короткой задержки.

OFDMA также можно описать как комбинацию множественного доступа в частотной и временной области, где ресурсы разделены в частотно-временном пространстве, а слоты назначаются по индексу символа OFDM, а также индексу поднесущей OFDM.

OFDMA считается очень подходящим для широкополосных беспроводных сетей благодаря своим преимуществам, включая масштабируемость и использование нескольких антенн ( MIMO -дружественность), а также способность использовать преимущества частотной избирательности канала. ^[1]

В когнитивном радио с распознаванием спектра OFDMA является возможным подходом к адаптивному заполнению свободных полос радиочастот . Тимо А. Вайс и Фридрих К. Йондрал из Университета Карлсруэ предложили систему объединения спектра , в которой свободные полосы, воспринимаемые узлами, немедленно заполнялись поддиапазонами OFDMA. ^{[ соответствующий? ]}^{[ нужна ссылка ]}

Использование

OFDMA используется в:

Режим мобильности стандарта IEEE 802.16 Wireless MAN, обычно называемый WiMAX.
( Стандарт беспроводной локальной сети WLAN) IEEE 802.11ax (продается как Wi-Fi 6/Wi-Fi 6E)
Стандарт IEEE 802.20 Mobile Wireless MAN, обычно называемый MBWA.
МоКА 2.0
Нисходящая линия стандарта мобильной широкополосной связи 3GPP Long-Term Evolution (LTE) четвертого поколения. Радиоинтерфейс раньше назывался высокоскоростным пакетным доступом OFDM (HSOPA), а теперь называется развитым наземным радиодоступом UMTS (E-UTRA).
Нисходящий и восходящий канал 3GPP 5G New Radio стандарта мобильной сети пятого поколения (5G NR). 5G NR является преемником LTE.
от Qualcomm Flarion Technologies Мобильный Flash-OFDM
Ныне несуществующий проект Qualcomm / 3GPP2 Ultra Mobile Broadband (UMB), задуманный как преемник CDMA2000 , но замененный LTE.

OFDMA также является кандидатом на метод доступа для IEEE 802.22 беспроводных региональных сетей (WRAN), технологии когнитивной радиосвязи , которая использует пробелы в телевизионном спектре, а также предлагаемого метода доступа для спецификации DECT -5G, целью которого является выполнение требований IMT-2020 для приложения мобильной широкополосной связи с высокой пропускной способностью (eMMB) и сверхнадежные с малой задержкой (URLLC).

См. также

Множественный доступ с кодовым разделением каналов
Множественный доступ с частотным разделением каналов
Множественный доступ с временным разделением
FDMA с одной несущей (SC-FDMA), также известный как OFDMA с линейным предварительным кодированием ( LP-OFDMA )
Долгосрочная эволюция 3GPP
WiMAX
ВиБро

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Худжун Инь и Сиаваш Аламути (август 2007 г.). «OFDMA: технология широкополосного беспроводного доступа». Симпозиум IEEE Сарноффа , 2006 г. ИИЭЭ . стр. 1–4. дои : 10.1109/SARNOF.2006.4534773 . ISBN 978-1-4244-0002-7 . S2CID 21920940 .
^ Гован Мяо ; Гоцун Сун (2014). Проектирование беспроводной сети с эффективным использованием энергии и спектра . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-1-107-03988-9 .

Внешние ссылки

Множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов: это система множественного доступа будущего? , С. Шрикант, В. Кумаран, К. Маникандан и др., Исследовательский центр AU-KBC, Университет Анны, Индия.
Краткое введение в OFDM — учебное пособие, написанное профессором Деббой, руководителем кафедры гибкой радиосвязи Alcatel-Lucent.

[yin-1] Jump up to: ^а ^б ^с Худжун Инь и Сиаваш Аламути (август 2007 г.). «OFDMA: технология широкополосного беспроводного доступа». Симпозиум IEEE Сарноффа , 2006 г. ИИЭЭ . стр. 1–4. дои : 10.1109/SARNOF.2006.4534773 . ISBN 978-1-4244-0002-7 . S2CID 21920940 .

[Miao-2] Гован Мяо ; Гоцун Сун (2014). Проектирование беспроводной сети с эффективным использованием энергии и спектра . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-1-107-03988-9 .

[1]

[2]