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 por multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) . El acceso múltiple se logra en OFDMA mediante la asignación de subconjuntos de subportadoras a usuarios individuales. Esto permite la transmisión simultánea de datos a baja velocidad desde varios usuarios.

OFDMA se compara frecuentemente con la combinación de OFDM y multiplexación por división de tiempo estadística . 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 .

• Permite la transmisión simultánea de datos a baja velocidad desde varios usuarios.
• Se puede evitar el uso de portadora pulsada.
• Menor potencia máxima de transmisión para usuarios con baja velocidad de datos.
• Retraso menor y retraso constante
• El acceso múltiple basado en contención (prevención de colisiones) se simplifica.
• Mejora aún más la robustez de OFDM frente al desvanecimiento y la interferencia.
• Combatir las interferencias de banda estrecha.
• Flexibilidad de despliegue en varias bandas de frecuencia con poca necesidad de modificación de 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 célula se promedian mediante la asignación con permutaciones cíclicas.
• Permite la cobertura de red de frecuencia única, donde existen problemas de cobertura, y proporciona una cobertura excelente.
• Ofrece diversidad de frecuencias al distribuir las portadoras por todo el espectro utilizado.
• Permite la alimentación por canal o por subcanal.

• Mayor sensibilidad a los desplazamientos de frecuencia y al ruido de fase ^{[ 1 ]}
• Los servicios de comunicación de datos asíncronos, como el acceso a la web, se caracterizan por breves ráfagas de comunicación a alta velocidad. En una celda de estación base, pocos usuarios transfieren datos simultáneamente a una velocidad constante y baja.
• La compleja electrónica OFDM, que incluye el algoritmo FFT y la corrección de errores hacia adelante , está constantemente activa, consumiendo así energía, independientemente de la velocidad de datos, mientras que la combinación de OFDM con la programación de paquetes de datos puede permitir que el algoritmo FFT entre en modo de hibernación en ocasiones.
• La ganancia de diversidad OFDM y la resistencia al desvanecimiento selectivo en frecuencia pueden perderse parcialmente 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 la asignación adaptativa de subportadoras basada en información de retroalimentación rápida sobre el canal, o salto de frecuencia de subportadora.
• Gestionar la interferencia cocanal de celdas cercanas es más complejo en OFDM que en CDMA . Requeriría una asignación dinámica de canales con una coordinación avanzada entre estaciones base adyacentes.
• La información de retroalimentación rápida del canal y la asignación adaptativa de subportadoras son más complejas que el control de potencia rápido de CDMA.

Basándose en la información de retroalimentación sobre las condiciones del canal, se puede lograr la asignación adaptativa de usuario a subportadora. ^{[ 2 ]} Si la asignación se realiza con la suficiente rapidez, esto mejora aún más la robustez de OFDM frente al desvanecimiento rápido y la interferencia cocanal de banda estrecha, y permite lograr una eficiencia espectral del sistema aún mejor .

Se puede asignar un número diferente de subportadoras a diferentes usuarios, con el fin de ofrecer una calidad de servicio (QoS) diferenciada, es decir, controlar la velocidad de datos y la probabilidad de error de forma individual para cada usuario.

OFDMA puede considerarse una alternativa a la combinación de OFDM con acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) o comunicación por multiplexación estadística en el dominio del tiempo (TMD). Los usuarios con baja velocidad de datos pueden transmitir continuamente con baja potencia en lugar de utilizar una portadora pulsada de alta potencia. Se puede lograr un retardo constante o incluso menor.

OFDMA también puede describirse 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 según el índice del símbolo OFDM, así como el índice de la 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 ( compatibilidad con MIMO ), y la capacidad de aprovechar la selectividad de frecuencia del canal. ^{[ 1 ]}

En la radio cognitiva con detección de espectro , OFDMA es una posible solución para llenar de forma adaptativa las bandas de radiofrecuencia libres . 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.

OFDMA se utiliza en:

• El modo de movilidad del estándar IEEE 802.16 Wireless MAN, comúnmente conocido como WiMAX
• El estándar de red de área local inalámbrica (WLAN) IEEE 802.11ax (comercializado como Wi-Fi 6 / Wi-Fi 6E)
• El estándar IEEE 802.20 para redes móviles inalámbricas MAN, comúnmente conocido como MBWA
• MoCA 2.0
• El enlace descendente del estándar de banda ancha móvil de cuarta generación LTE ( Long-Term Evolution ) de 3GPP . La interfaz de radio se denominaba anteriormente High Speed ​​OFDM Packet Access (HSOPA), y ahora se denomina Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA).
• Enlace descendente y enlace ascendente del estándar de red móvil de quinta generación 5G New Radio (5G NR) de 3GPP. 5G NR es el sucesor de LTE.
• La tecnología Mobile Flash-OFDM de Qualcomm Flarion Technologies
• El proyecto de banda ancha ultramóvil (UMB) Qualcomm / 3GPP2 , ahora desaparecido , fue concebido como sucesor de CDMA2000 pero fue reemplazado por LTE.

OFDMA es también un método de acceso candidato para las redes inalámbricas de área regional (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 de IMT-2020 para aplicaciones de banda ancha móvil de alto rendimiento (eMMB) y de latencia ultrabaja y ultra confiable (URLLC).

• acceso múltiple por división de código
• 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 de 3GPP
• WiMAX
• WiBro

• Acceso múltiple por división de frecuencia ortogonal: ¿es el sistema de acceso múltiple del futuro? Archivado el 5 de enero de 2009 en Wayback Machine , S. Srikanth, V. Kumaran, C. Manikandan et al., Centro de Investigación AU-KBC, Universidad Anna, India.
• Breve introducción a OFDM : tutorial escrito por el profesor Debbah, director de la cátedra Alcatel-Lucent sobre radio flexible.