【Wi-Fi】OFDM Vs OFDMA整理

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【Wi-Fi】OFDM Vs OFDMA整理

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CSDN

https://blog.csdn.net/wgl307293845/article/details/143436480

OFDM

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种多载波调制技术，通过在多个正交子载波上并行传输数据来实现高速数据传输。每个子载波的频谱相互重叠但保持正交性，这样可以有效抵抗信号干扰和衰落。例如，在使用支持OFDM的WiFi 5的有线eMTA时，语音和数据信号可以同时发送和接收。

OFDMA

OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）是OFDM的多用户版本，允许多个用户共享同一频谱资源。在WiFi 6出现之前，数据传输采用OFDM，按照时间段来识别用户，即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。而OFDMA则可以将信道划分为多个资源单元（RU），每个RU可以分配给不同的用户，从而实现多用户同时传输。这种机制使得OFDMA在处理短数据包或多个端点时，吞吐量可以达到OFDM的三倍以上。此外，OFDMA通过组合传输并将帧发送到多个端点，降低了传输延迟，提高了效率，特别适合物联网设备、视频、网络游戏等应用。

OFDMA的工作原理

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接入点（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传输，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。在上行链路方向，多个客户端可以同时传输，它们的信号通过各种子载波到达接入点，实现并行接收。这种机制减少了报头和争用开销，提高了效率，小数据包吞吐量明显更高。而且，OFDMA能够为每个传输和每个客户端优化传输比特率、传输功率、接收灵敏度和噪声水平等参数，实现更精细的资源分配。

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，尤其是在高密度部署环境下。
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20 MHz信道，一个RU可以由26、52、106或242个子载波组成，对应于大约2 MHz、4 MHz、8 MHz和20 MHz带宽的RU。客户端的数据承载在每个RU上，因此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	高
效率	降低	高
可扩展性	有限	高
复杂性	降低	高
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	移动WiMAX PHY、5G等

总结来说，虽然OFDM和OFDMA都是基于将可用频谱划分到多个正交子载波中，但它们的主要区别在于实现多址接入和资源分配的方式。OFDM主要满足单用户通信需求，采用固定资源分配方式；而OFDMA扩展了这一概念，能够根据用户需求动态分配子载波子集，从而实现更高的频谱效率、可扩展性和干扰管理能力，使其成为现代多用户无线通信系统的重要技术。