Orthogonaler Frequenzmultiplex-Mehrfachzugriff - Orthogonal frequency-division multiple access

Multiplexen
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Analoge Modulation
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Orthogonal Frequency Division Multiple Access ( OFDMA ) ist eine Mehrbenutzerversion des beliebten digitalen Modulationsschemas Orthogonal Frequency Division Multiplexing ( OFDM ) . Vielfachzugriff wird bei OFDMA erreicht, indem einzelnen Benutzern Teilmengen von Unterträgern zugewiesen werden. Dies ermöglicht die gleichzeitige Übertragung mit niedriger Datenrate von mehreren Benutzern.

Vergleiche

OFDMA wird oft mit der Kombination von OFDM mit statistischem Zeitmultiplex verglichen . Die nachfolgend zusammengefassten Vor- und Nachteile werden im Abschnitt Eigenschaften und Funktionsprinzipien näher erläutert . Siehe auch die Liste der OFDM-Schlüsselfunktionen .

Vorteile

  • Ermöglicht die gleichzeitige Übertragung mit niedriger Datenrate von mehreren Benutzern.
  • Gepulste Träger können vermieden werden.
  • Niedrigere maximale Sendeleistung für Benutzer mit niedriger Datenrate.
  • Kürzere Verzögerung und konstante Verzögerung.
  • Der konfliktbasierte Mehrfachzugriff (Kollisionsvermeidung) wird vereinfacht.
  • Verbessert die OFDM-Robustheit gegenüber Fading und Interferenz weiter.
  • Schmalbandinterferenzen bekämpfen.
  • Flexibilität des Einsatzes über verschiedene Frequenzbänder hinweg mit geringen Änderungen an der Luftschnittstelle.
  • Mittelung von Interferenzen von benachbarten Zellen unter Verwendung unterschiedlicher Basisträger-Permutationen zwischen Benutzern in verschiedenen Zellen.
  • Interferenzen innerhalb der Zelle werden gemittelt, indem eine Zuordnung mit zyklischen Permutationen verwendet wird.
  • Ermöglicht die Einfrequenz-Netzabdeckung, wenn ein Abdeckungsproblem besteht, und bietet eine hervorragende Abdeckung.
  • Bietet Frequenzdiversität durch Spreizen der Träger über das gesamte verwendete Spektrum.
  • Ermöglicht Leistung pro Kanal oder pro Subkanal.

Nachteile

  • Höhere Empfindlichkeit gegenüber Frequenzverschiebungen und Phasenrauschen.
  • Asynchrone Datenkommunikationsdienste wie Web Access zeichnen sich durch kurze Kommunikationsbursts bei hoher Datenrate aus. Wenige Benutzer in einer Basisstationszelle übertragen gleichzeitig Daten mit niedriger konstanter Datenrate.
  • Die komplexe OFDM-Elektronik, einschließlich des FFT- Algorithmus und der Vorwärtsfehlerkorrektur , ist ständig aktiv und verbraucht somit unabhängig von der Datenrate Strom, während OFDM in Kombination mit der Datenpaketplanung den FFT-Algorithmus zeitweise in den Ruhezustand versetzen kann.
  • Der OFDM-Diversity-Gewinn und die Widerstandsfähigkeit gegenüber frequenzselektivem Schwund können teilweise verloren gehen, wenn jedem Benutzer nur sehr wenige Unterträger zugewiesen werden und wenn in jedem OFDM-Symbol derselbe Träger verwendet wird. Eine adaptive Unterträgerzuweisung basierend auf schnellen Rückkopplungsinformationen über den Kanal oder ein Unterträger-Frequenzsprung ist daher wünschenswert.
  • Der Umgang mit Gleichkanalinterferenz von nahegelegenen Zellen ist bei OFDM komplexer als bei CDMA . Es würde eine dynamische Kanalzuweisung mit fortgeschrittener Koordination zwischen benachbarten Basisstationen erfordern .
  • Die schnellen Kanalrückkopplungsinformationen und die adaptive Unterträgerzuweisung sind komplexer als die schnelle CDMA-Leistungssteuerung.

Eigenschaften und Funktionsprinzipien

Basierend auf Rückkopplungsinformationen über die Kanalbedingungen kann eine adaptive Benutzer-zu-Unterträger-Zuordnung erreicht werden. Wenn die Zuweisung ausreichend schnell erfolgt, verbessert dies die OFDM-Robustheit gegenüber schnellem Fading und schmalbandigen Gleichkanalstörungen weiter und ermöglicht es, eine noch bessere spektrale Effizienz des Systems zu erreichen .

Unterschiedliche Anzahlen von Unterträgern können verschiedenen Benutzern zugewiesen werden, um eine differenzierte Dienstgüte (QoS) zu unterstützen, dh um die Datenrate und Fehlerwahrscheinlichkeit für jeden Benutzer individuell zu steuern.

OFDMA kann als Alternative zur Kombination von OFDM mit Zeitmultiplex- (TDMA)- oder statistischer Zeitbereichs- Multiplex- Kommunikation angesehen werden. Benutzer mit niedriger Datenrate können kontinuierlich mit geringer Sendeleistung senden, anstatt einen "gepulsten" Hochleistungsträger zu verwenden. Eine konstante Verzögerung und eine kürzere Verzögerung können erreicht werden.

OFDMA kann auch als eine Kombination aus Frequenzbereichs- und Zeitbereichs-Mehrfachzugriff beschrieben werden, wobei die Ressourcen in den Zeit-Frequenz-Raum aufgeteilt werden und Slots entlang des OFDM-Symbolindex sowie des OFDM-Unterträgerindex zugewiesen werden.

OFDMA wird aufgrund von Vorteilen wie der Skalierbarkeit und der Verwendung mehrerer Antennen ( MIMO )-Freundlichkeit sowie der Möglichkeit, die Kanalfrequenzselektivität zu nutzen, als sehr geeignet für drahtlose Breitbandnetzwerke angesehen .

Beim spektrumserfassenden kognitiven Funk ist OFDMA ein möglicher Ansatz, um freie Funkfrequenzbänder adaptiv zu füllen . Timo A. Weiss und Friedrich K. Jondral von der Universität Karlsruhe schlugen ein Spektrum-Pooling- System vor, bei dem von Knoten erfasste freie Bänder sofort mit OFDMA-Subbändern gefüllt werden.

Verwendungszweck

OFDMA wird verwendet in:

OFDMA ist auch ein mögliches Zugangsverfahren für die IEEE 802.22 Wireless Regional Area Networks (WRAN), eine kognitive Funktechnologie , die Leerräume im Fernsehfrequenzspektrum (TV) verwendet, und das vorgeschlagene Zugangsverfahren für die DECT- 5G-Spezifikation, das darauf abzielt, IMT-2020- Anforderungen für mobiles Breitband mit hohem Durchsatz (eMMB) und ultrazuverlässige Anwendungen mit niedriger Latenz (URLLC).

OFDMA-Unterträger

Siehe auch

Verweise

Externe Links