Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal

El acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal ( OFDMA ) es una versión multiusuario del popular esquema de modulación digital de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) . El acceso múltiple se logra en OFDMA asignando subconjuntos de subportadoras a usuarios individuales. Esto permite la transmisión simultánea de datos a baja velocidad desde varios usuarios.

Comparaciones

OFDMA a menudo se compara con la combinación de OFDM con multiplexación estadística por división de tiempo . Las ventajas y desventajas que se resumen a continuación se analizan con más detalle en la sección Características y principios de funcionamiento. Consulte también la lista de características clave de OFDM .

Ventajas

Permite la transmisión simultánea de datos a baja velocidad desde varios usuarios.
Se puede evitar la portadora pulsada.
Menor potencia de transmisión máxima para usuarios de baja velocidad de datos
Retraso más corto y retraso constante.
Se simplifica el acceso múltiple basado en contención (evitación de colisiones).
Mejora aún más la robustez de OFDM frente al desvanecimiento y la interferencia.
Combatir las interferencias de banda estrecha.
Flexibilidad de implementación en varias bandas de frecuencia con poca modificación necesaria en la interfaz aérea ^[1]
Promediar las interferencias de las celdas vecinas, utilizando diferentes permutaciones de portadoras básicas entre usuarios en diferentes celdas.
Las interferencias dentro de la celda se promedian mediante el uso de asignación con permutaciones cíclicas.
Permite la cobertura de red de frecuencia única, donde existe un problema de cobertura y brinda una cobertura excelente.
Ofrece diversidad de frecuencias al distribuir las portadoras por todo el espectro utilizado.
Permite potencia por canal o por subcanal.

Desventajas

Mayor sensibilidad a los desplazamientos de frecuencia y al ruido de fase ^[1]
Los servicios de comunicación de datos asíncronos, como el acceso web, se caracterizan por ráfagas de comunicación cortas a alta velocidad de datos. Son pocos los usuarios de una celda de estación base que transfieren datos simultáneamente a una velocidad de datos baja y constante.
La compleja electrónica OFDM, incluido el algoritmo FFT y la corrección de errores directos , está constantemente activa, por lo que consume energía, independientemente de la velocidad de datos, mientras que OFDM combinado con la programación de paquetes de datos puede permitir que el algoritmo FFT hiberne en ocasiones.
La ganancia de diversidad OFDM y la resistencia al desvanecimiento selectivo en frecuencia pueden perderse en parte si se asignan muy pocas subportadoras a cada usuario y si se utiliza la misma portadora en cada símbolo OFDM. Por lo tanto, es deseable una asignación adaptable de subportadora basada en información de retroalimentación rápida sobre el canal, o salto de frecuencia de subportadora.
Tratar la interferencia cocanal de células cercanas es más complejo en OFDM que en CDMA . Requeriría una asignación dinámica de canales con coordinación avanzada entre estaciones base adyacentes.
La información de retroalimentación rápida del canal y la asignación de subportadora adaptativa son más complejas que el control rápido de potencia CDMA.

Características y principios de funcionamiento.

Basándose en la información de retroalimentación sobre las condiciones del canal, se puede lograr una asignación adaptable de usuario a subportadora. ^[2] Si la asignación se realiza lo suficientemente rápido, esto mejora aún más la robustez de OFDM frente al desvanecimiento rápido y la interferencia cocanal de banda estrecha, y hace posible lograr una eficiencia espectral del sistema aún mejor .

Se pueden asignar diferentes números de subportadoras a diferentes usuarios, con el fin de soportar una calidad de servicio (QoS) diferenciada, es decir, controlar la velocidad de datos y la probabilidad de error individualmente para cada usuario.

OFDMA puede verse como una alternativa a la combinación de OFDM con acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) o comunicación de multiplexación estadística en el dominio del tiempo . Los usuarios de baja velocidad de datos pueden enviar continuamente con baja potencia de transmisión en lugar de utilizar una portadora "pulsada" de alta potencia. Se puede lograr un retraso constante y un retraso más corto.

OFDMA también se puede describir como una combinación de acceso múltiple en el dominio de la frecuencia y en el dominio del tiempo, donde los recursos se dividen en el espacio tiempo-frecuencia y las ranuras se asignan a lo largo del índice de símbolo OFDM, así como del índice de subportadora OFDM.

OFDMA se considera muy adecuado para redes inalámbricas de banda ancha, debido a ventajas que incluyen la escalabilidad y el uso de múltiples antenas ( compatible con MIMO ) y la capacidad de aprovechar la selectividad de frecuencia del canal. ^[1]

En la radio cognitiva con detección de espectro , OFDMA es un posible enfoque para llenar bandas de radiofrecuencia libres de forma adaptativa. Timo A. Weiss y Friedrich K. Jondral de la Universidad de Karlsruhe propusieron un sistema de agrupación de espectro en el que las bandas libres detectadas por los nodos se llenaban inmediatamente con subbandas OFDMA. ^{[ ¿importante? ]}^{[ cita necesaria ]}

Uso

OFDMA se utiliza en:

El modo de movilidad del estándar IEEE 802.16 Wireless MAN, comúnmente conocido como WiMAX
El estándar de LAN inalámbrica (WLAN) IEEE 802.11ax (comercializado como Wi-Fi 6/Wi-Fi 6E)
El estándar MAN inalámbrico móvil IEEE 802.20 , comúnmente conocido como MBWA
MoCA 2.0
El enlace descendente del estándar de banda ancha móvil de cuarta generación 3GPP Long-Term Evolution (LTE). La interfaz de radio anteriormente se denominaba Acceso a paquetes OFDM de alta velocidad (HSOPA), y ahora se denomina Acceso de radio terrestre UMTS evolucionado (E-UTRA).
El enlace descendente y el enlace ascendente del estándar de red móvil de quinta generación 3GPP 5G New Radio (5G NR). 5G NR es el sucesor de LTE.
Flash-OFDM móvil de Qualcomm Flarion Technologies
El ya desaparecido proyecto Qualcomm / 3GPP2 Ultra Mobile Broadband (UMB), pensado como sucesor de CDMA2000 pero sustituido por LTE

OFDMA también es un método de acceso candidato para las redes de área regional inalámbrica (WRAN) IEEE 802.22 , una tecnología de radio cognitiva que utiliza espacios en blanco en el espectro de televisión , y el método de acceso propuesto para la especificación DECT -5G que tiene como objetivo cumplir con los requisitos IMT-2020 para aplicaciones de banda ancha móvil de alto rendimiento (eMMB) y de baja latencia ultraconfiable (URLLC).

Ver también

Codigo de DIVISION DE ACCESO multiple
Acceso múltiple por división de frecuencia
Acceso múltiple por división de tiempo
FDMA de portadora única (SC-FDMA), también conocido como OFDMA precodificado linealmente ( LP-OFDMA )
Evolución a largo plazo del 3GPP
WiFi
wibro

Referencias

^ abc Hujun Yin y Siavash Alamouti (agosto de 2007). "OFDMA: una tecnología de acceso inalámbrico de banda ancha". Simposio IEEE Sarnoff 2006 . IEEE . págs. 1–4. doi :10.1109/SARNOF.2006.4534773. ISBN 978-1-4244-0002-7. S2CID 21920940.
^ Guowang Miao ; Canción de Guocong (2014). Diseño de redes inalámbricas eficientes en energía y espectro . Prensa de la Universidad de Cambridge . ISBN 978-1-107-03988-9.

enlaces externos

Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal: ¿es el sistema de acceso múltiple del futuro?, S. Srikanth, V. Kumaran, C. Manikandan et al., Centro de investigación AU-KBC, Universidad Anna, India.
Breve introducción a OFDM: tutorial escrito por el Prof. Debbah, director de la Cátedra Alcatel-Lucent sobre radio flexible.