正交頻分多址接入(OFDMA)綜述

　正交頻分多址接入(OFDMA)是OFDM(正交頻分復用)調制的一種形式，它針對多用戶(hù)通信進(jìn)行了優(yōu)化，尤其是蜂窩電話(huà)和其它移動(dòng)設備。

　　它是針對蜂窩電話(huà)長(cháng)期演進(jìn)(LTE)的最合適調制方案。在這種演變的過(guò)程中, OFDMA的名稱(chēng)變?yōu)楦咚僬活l分復用分組接入(HSOPA)。OFDMA的變量由WiMAX論壇選為調制方案，后來(lái)又根據IEEE針對IEEE 802.16-2004(固話(huà))和802.12e(移動(dòng))WiMAX的標準進(jìn)行了標準化。

　　與CDMA(碼分多真址接入)寬帶 CDMA及通用移動(dòng)通信系統(UMTS)這類(lèi)3G調制方案相比，它的好處在于具有更高的頻譜效率和更好的抗衰落性能。對于低數據率用戶(hù)，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(jiǎn)潔方法。

　　OFDMA會(huì )把副載波的子集分配給各個(gè)用戶(hù)。以關(guān)于信道狀態(tài)的反饋為基礎，系統能執行自適應用戶(hù)到副載波的分配。只要這些副載波分配被迅速地執行，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(guò)來(lái)，這又改進(jìn)了系統的頻譜效率。

　　
兩點(diǎn)設想

　　OFDMA顯然與其它的調制方案既有不同點(diǎn)，又有相似之處。例如，它能被當作一種替代方案，把OFDM與時(shí)分多址連接方式(TDMA)或時(shí)域統計多路復用技術(shù)的結合起來(lái)。不采用“脈控”高功率載波，低數據率用戶(hù)就能連續地以低發(fā)射功率進(jìn)行傳輸，并且這會(huì )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(huì )沿著(zhù)OFDM符號引導部分以及OFDM副載波引導部分進(jìn)行分配。

　　
OFDMA 演進(jìn)

　　通過(guò)一個(gè)短故事來(lái)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系列的標準是對室內網(wǎng)絡(luò )考慮的。當模擬蜂窩技術(shù)表現出了它的市場(chǎng)潛力及它在技術(shù)上的不足時(shí)，工程師就開(kāi)始設計能把Wi-Fi功能擴展到戶(hù)外網(wǎng)絡(luò )的專(zhuān)有的MAC和PHY系統。

　　事實(shí)上，寬帶接入中的大部分活動(dòng)發(fā)生在ISO第1層(PHY層)和2層(媒體訪(fǎng)問(wèn)控制或MAC 層)。

　　當寬帶無(wú)線(xiàn)MAN(城域網(wǎng))的標準化工作開(kāi)始后，它為研究其它調制方案打開(kāi)了大門(mén)，并且OFDM和OFDMA的價(jià)值也變得顯而易見(jiàn)了。WiMAX論壇對這些方案的評估和向標準機構提出的建議發(fā)揮了幫助作用。

　　這最終演進(jìn)成IEEE 802.16標準。IEEE 802.16-2004提供固定帶寬無(wú)線(xiàn)的標準，而IEEE 802.16e則提供移動(dòng)帶寬無(wú)線(xiàn)標準。這兩種標準都支持多個(gè)PHY模式，但其選項都不支持包括WCDMA或UMTS這種3G調制方案在內的現有方案。

　　與 OFDM和OFDMA一起，可擴展的OFDMA方案也被包括在這一標準當中。

　　可擴展的802.16物理層(sOFDMA)憑借針對固話(huà)和便攜式/移動(dòng)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。

　　根據信道帶寬，利用可變的快速傅氏變換算法(FFT)，這一架構以可擴展的子通道化結構為基礎。除了可變的FFT大小外,這一規范也支持像多輸入多輸出 (MIMO)天線(xiàn)分集這樣的功能。

　　針對大多數實(shí)際目的，因為它們是如此的相似，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(huì )成為4G調制方案。

　　OFDMA 網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)在整個(gè)帶寬內被分配了大量子信道。與基站接近的用戶(hù)，通過(guò)像6?QAM(正交幅度調制)這樣的高調制方案，分配了更多數量的信道，從而能提供最大的數據流量。隨著(zhù)用戶(hù)向更遠處移動(dòng)，大量的子信道被動(dòng)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(hù)都擁有魯棒的連接，但在邊緣地區，仍存在較低流量的折中。