正交頻分多址接入(OFDMA)綜述

　正交頻分多址接入(OFDMA)是OFDM(正交頻分復(fù)用)調(diào)制的一種形式，它針對多用戶通信進(jìn)行了優(yōu)化，尤其是蜂窩電話和其它移動設(shè)備。

　　它是針對蜂窩電話長期演進(jìn)(LTE)的最合適調(diào)制方案。在這種演變的過程中, OFDMA的名稱變?yōu)楦咚僬活l分復(fù)用分組接入(HSOPA)。OFDMA的變量由WiMAX論壇選為調(diào)制方案，后來又根據(jù)IEEE針對IEEE 802.16-2004(固話)和802.12e(移動)WiMAX的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。

　　與CDMA(碼分多真址接入)寬帶 CDMA及通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)這類3G調(diào)制方案相比，它的好處在于具有更高的頻譜效率和更好的抗衰落性能。對于低數(shù)據(jù)率用戶，它只需要更低的發(fā)射功耗，具有恒定而不是隨時(shí)間變化的更短延遲，以及避免沖突的更簡潔方法。

　　OFDMA會把副載波的子集分配給各個(gè)用戶。以關(guān)于信道狀態(tài)的反饋為基礎(chǔ)，系統(tǒng)能執(zhí)行自適應(yīng)用戶到副載波的分配。只要這些副載波分配被迅速地執(zhí)行，與OFDM相比，快速衰退、窄帶同頻干擾性能都得到了改進(jìn)。反過來，這又改進(jìn)了系統(tǒng)的頻譜效率。

　　
兩點(diǎn)設(shè)想

　　OFDMA顯然與其它的調(diào)制方案既有不同點(diǎn)，又有相似之處。例如，它能被當(dāng)作一種替代方案，把OFDM與時(shí)分多址連接方式(TDMA)或時(shí)域統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用技術(shù)的結(jié)合起來。不采用“脈控”高功率載波，低數(shù)據(jù)率用戶就能連續(xù)地以低發(fā)射功率進(jìn)行傳輸，并且這會產(chǎn)生恒定且更短的延遲時(shí)間。

　　另一方面，OFDMA也可以被看作是頻域和時(shí)域多路接入的結(jié)合。從這個(gè)角度看，頻譜被分割成時(shí)頻空間，并且時(shí)隙會沿著OFDM符號引導(dǎo)部分以及OFDM副載波引導(dǎo)部分進(jìn)行分配。

　　
OFDMA 演進(jìn)

　　通過一個(gè)短故事來理解OFDMA和其它幾種技術(shù)之間的關(guān)系是最好的方法。IEEE 802.11 WLAN系列的標(biāo)準(zhǔn)是對室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)考慮的。當(dāng)模擬蜂窩技術(shù)表現(xiàn)出了它的市場潛力及它在技術(shù)上的不足時(shí)，工程師就開始設(shè)計(jì)能把Wi-Fi功能擴(kuò)展到戶外網(wǎng)絡(luò)的專有的MAC和PHY系統(tǒng)。

　　事實(shí)上，寬帶接入中的大部分活動發(fā)生在ISO第1層(PHY層)和2層(媒體訪問控制或MAC 層)。

　　當(dāng)寬帶無線MAN(城域網(wǎng))的標(biāo)準(zhǔn)化工作開始后，它為研究其它調(diào)制方案打開了大門，并且OFDM和OFDMA的價(jià)值也變得顯而易見了。WiMAX論壇對這些方案的評估和向標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)提出的建議發(fā)揮了幫助作用。

　　這最終演進(jìn)成IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.16-2004提供固定帶寬無線的標(biāo)準(zhǔn)，而IEEE 802.16e則提供移動帶寬無線標(biāo)準(zhǔn)。這兩種標(biāo)準(zhǔn)都支持多個(gè)PHY模式，但其選項(xiàng)都不支持包括WCDMA或UMTS這種3G調(diào)制方案在內(nèi)的現(xiàn)有方案。

　　與 OFDM和OFDMA一起，可擴(kuò)展的OFDMA方案也被包括在這一標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中。

　　可擴(kuò)展的802.16物理層(sOFDMA)憑借針對固話和便攜式/移動使用模式的固定副載波間隔，為范圍從1.25 MHz到20 MHz的信道帶寬提供了最佳的性能。

　　根據(jù)信道帶寬，利用可變的快速傅氏變換算法(FFT)，這一架構(gòu)以可擴(kuò)展的子通道化結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。除了可變的FFT大小外,這一規(guī)范也支持像多輸入多輸出 (MIMO)天線分集這樣的功能。

　　針對大多數(shù)實(shí)際目的，因?yàn)樗鼈兪侨绱说南嗨?，sOFDMA和OFDMA是可以是互換的。作為一種關(guān)鍵技術(shù)，這兩種方案都支持子通道化。子通道化涉及把多個(gè)信道??成許多子信道—理論???成數(shù)千個(gè)子信道有關(guān)。子通道的特征是具有所有4種變化： OFDM； OFDMA；sOFDMA；Flash OFDMA。這是一個(gè)由 Flarion公司創(chuàng)建的變量，去年Flarion被高通兼并，這清楚地表明CDMA變量不會成為4G調(diào)制方案。

　　OFDMA 網(wǎng)絡(luò)的用戶在整個(gè)帶寬內(nèi)被分配了大量子信道。與基站接近的用戶，通過像6?QAM(正交幅度調(diào)制)這樣的高調(diào)制方案，分配了更多數(shù)量的信道，從而能提供最大的數(shù)據(jù)流量。隨著用戶向更遠(yuǎn)處移動，大量的子信道被動態(tài)地重新向下分配，但是被分派到每個(gè)信道的功率卻增加了。單元的容量仍保持相同的容量，并且盡管每個(gè)用戶都擁有魯棒的連接，但在邊緣地區(qū)，仍存在較低流量的折中。