【Wi-Fi】OFDM Vs OFDMA整理

OFDM

OFDM 代表 O rthogonal F requency D ivision Multiplexing。它是一种多载波调制形式,其中传输具有重叠频谱的多个副载波信号,以在多个通道之间并行传输数据。例如,如果您使用的是带有支持 OFDM 的 WiFi 5 的有线 eMTA,则语音和数据信号将同时发送和接收

OFDMA

OFDMA 指的是正交频分多址。它是单用户OFDM的多用户版本。在 WiFi 6 出现之前,数据传输采用 OFDM,按照时间段来识别用户。只有一个用户占用一个信道上的所有子载波,并在每个时隙内发送一个完整的数据包。对于短数据包或多个端点,OFDMA 的吞吐量是 OFDM 的三倍。OFDMA 组合传输并将帧发送到多个端点。因此,传输延迟更低,效率更高,这使得OFDMA适合物联网设备、视频、网络游戏等应用

OFDMA 工作原理

在 OFDMA 的帮助下,多个客户端的数据可以在一次传输中发送到 AP 或从 AP 接收。接入点同时使用射频信道内的子载波组进行下行链路,而以前它会以连续的数据包系列发送数据,从而消耗整个射频信道带宽。多个客户端在上行链路方向同时传输,它们的信号通过各种子载波到达接入点,以实现并行接收。减少的报头和争用开销提高了效率,小数据包吞吐量明显更高,但 OFDMA 的出色之处在于对单个传输的强大控制。

Wi-Fi 传输是许多参数的复杂交互,例如传输比特率、传输功率、接收灵敏度和噪声水平、信道带宽等。为了获得最大的效率和性能,OFDMA 能够为每个传输和每个客户端优化这些参数,然后将它们组合成各种组合。

OFDMA的优缺点

优点:

  • 更高的频率种类和效率

OFDMA通过降低Preamble、SIFS和Contention的时间成本,提高了多客户端并发场景的通信效率,尤其是高密度部署。

  • 服务质量

随着OFDMA的使用,不仅可以在时域和频域进行更细粒度的下行资源分配,还可以在Wi-Fi通信中首次在上行明确分配资源单元。这种双向资源元素分配能力类似于 LTE 资源块 (RB),类似于 5G 中的虚拟资源或"切片"。可以想象,这个 802.11ax 切片可以具有各种属性,例如带宽、延迟和抖动,从而实现比以前使用 802.11ac 更精细的 QoS。

  • 更高的用户带宽

802.11ax 中使用的 OFDMA 技术将 20/40/80/160 MHz 信道划分为多个资源单元 (RU)。对于 20MHz 信道,一个 RU 可以由 26、52、106 或 242 个子载波组成,对应于大约 2MHz、4MHz、8MHz 和 20MHz 带宽的 RU。客户端的数据承载在每个RU上,所以从总的时频资源来看,在每个时间片中,可以同时向多个客户端发送数据。

  • 更灵活,可以打开和关闭通道和子通道
  • 更好的网络覆盖

缺点:

  • 频率分集取决于子载波如何分配给用户,因此会变得复杂。
  • 需要额外的电源,因为它始终处于开启状态并准备好发送传输。
  • 灵敏度高于其他通道类型。

OFDM Vs OFDMA

特征 OFDM OFDMA
完整形式 正交频分多路复用 正交频分多址
基本原理 将高速数据流划分为多个并行子流,每个子流调制到不同的正交子载波上。 它基于 OFDM 构建,通过将子载波子集分配给不同的用户,允许多个用户同时访问和共享同一频谱。
多址 单用户 (SU) 多个用户 (MU)
资源配置 固定 动态
子载波分配 分配给单个用户 动态分配给多个用户
灵活性 有限
效率 降低
可扩展性 有限
复杂性 降低
干扰管理 当涉及多个用户时,管理干扰的效果较差。 由于用户的子载波可以在空间上分离和动态分配,因此在管理干扰方面更加有效。
拥塞性能 由于资源不是在用户之间动态分配的,因此更容易出现拥塞。 由于资源是根据需求动态分配的,因此对拥塞的适应能力更强。
抗衰落/干扰的稳健性 对衰落和干扰的稳健性较差。 与 OFDM 相比,对衰落和干扰更可靠。
应用 有线系统如 DSL、WiFi、Fixed wimax PHY,参考 OFDM 物理层➤ 移动 wimax PHY、5G 等是指 OFDMA 物理层➤

总之,虽然 OFDM 和 OFDMA 都是基于将 可用频谱到多个正交子载波中,它们的主要区别在于它们的方法 实现多重访问和资源分配。OFDM 主要满足单用户通信 固定资源分配,而 OFDMA 扩展了这一概念以容纳多个用户 根据用户需求动态分配子载波子集。这使得 OFDMA 能够实现 更高的频谱效率、可扩展性和干扰管理,使其成为 现代多用户无线通信系统

OFDM将所有个子载波用于承载一个用户的数据包,在某一时隙,只有一个用户在该载波上可以发送数据,如果该载波需服务于多个用户,则需排队。OFDMA则可以在同一时隙将不同的子载波分给不同的用户。

参考链接

什么是OFDMA?OFDMA和MU-MIMO的区别? - 芯德科技

OFDM vs. OFDMA: The Difference - Hitron Technologies Inc.

OFDM vs OFDMA | difference between OFDM and OFDMA

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