频分多址

简介

　　FDM 用于模拟传输过程。信道传输速率为 30kHz。所有信道都可以作为单信号被扩大、控制，并转换为频带传送至目的地，该技术主要优点在于经济实用。接收终端的接收者隔离复用信号取决于接收频带传送还是拒绝过滤操作，并进行适合于特定波段或波段组调制方式的解调检波过程。WDM 和 FDM（频分复用）基本上都基于相同原理，所不同的是， WDM 应用于光纤信道上的数字化光波传输过程，而 FDM 应用于模拟传输，诸如双绞线话路传输、电缆接入、峰窝、无线电以及 TV 通信等。一直以来 TDMA 和 CDMA 都是结合 FDMA 共同作用，也就是说，特定频带可以独立用于其它频带的 TDMA 或 CDMA 信号。

　　FDMA 模拟传输是效率最低的网络，这主要体现在模拟信道每次只能供一个用户使用，使得带宽得不到充分利用。此外 FDMA 信道大于通常需要的特定数字压缩信道，且对于通信沉默过程 FDMA 信道也是浪费的。模拟信号对噪声较为敏感，并且额外噪声不能被过滤出去。

应用

　　正交频分多址接入(OFDMA)是OFDM(正交频分复用)调制的一种形式，它针对多用户通信进行了优化，尤其是蜂窝电话和其它移动设备。

　　它是针对蜂窝电话长期演进(LTE)的最合适调制方案。在这种演变的过程中， OFDMA的名称变为高速正交频分复用分组接入(HSOPA)。OFDMA的变量由WiMAX论坛选为调制方案，后来又根据IEEE针对IEEE 802.16-2004(固话)和802.12e(移动)WiMAX的标准进行了标准化。

　　与CDMA(码分多真址接入)宽带CDMA及通用移动通信系统(UMTS)这类3G调制方案相比，它的好处在于具有更高的频谱效率和更好的抗衰落性能。对于低数据率用户，它只需要更低的发射功耗，具有恒定而不是随时间变化的更短延迟，以及避免冲突的更简洁方法。

　　OFDMA会把副载波的子集分配给各个用户。以关于信道状态的反馈为基础，系统能执行自适应用户到副载波的分配。只要这些副载波分配被迅速地执行，与OFDM相比，快速衰退、窄带同频干扰性能都得到了改进。反过来，这又改进了系统的频谱效率。

　　两点设想

　　OFDMA显然与其它的调制方案既有不同点，又有相似之处。例如，它能被当作一种替代方案，把OFDM与时分多址连接方式(TDMA)或时域统计多路复用技术的结合起来。不采用“脉控”高功率载波，低数据率用户就能连续地以低发射功率进行传输，并且这会产生恒定且更短的延迟时间。

　　另一方面，OFDMA也可以被看作是频域和时域多路接入的结合。从这个角度看，频谱被分割成时频空间，并且时隙会沿着OFDM符号引导部分以及OFDM副载波引导部分进行分配。

　　OFDMA演进

　　通过一个短故事来理解OFDMA和其它几种技术之间的关系是最好的方法。IEEE 802.11 WLAN系列的标准是对室内网络考虑的。当模拟蜂窝技术表现出了它的市场潜力及它在技术上的不足时，工程师就开始设计能把Wi-Fi功能扩展到户外网络的专有的MAC和PHY系统。

　　事实上，宽带接入中的大部分活动发生在ISO第1层(PHY层)和2层(媒体访问控制或MAC层)。

　　当宽带无线MAN(城域网)的标准化工作开始后，它为研究其它调制方案打开了大门，并且OFDM和OFDMA的价值也变得显而易见了。WiMAX论坛对这些方案的*估和向标准机构提出的建议发挥了帮助作用。

　　这最终演进成IEEE 802.16标准。IEEE 802.16-2004提供固定带宽无线的标准，而IEEE 802.16e则提供移动带宽无线标准。这两种标准都支持多个PHY模式，但其选项都不支持包括WCDMA或UMTS这种3G调制方案在内的现有方案。

　　与OFDM和OFDMA一起，可扩展的OFDMA方案也被包括在这一标准当中。

　　可扩展的802.16物理层(sOFDMA)凭借针对固话和便携式/移动使用模式的固定副载波间隔，为范围从1.25 MHz到20 MHz的信道带宽提供了最佳的性能。

　　根据信道带宽，利用可变的快速傅氏变换算法(FFT)，这一架构以可扩展的子通道化结构为基础。除了可变的FFT大小外，这一规范也支持像多输入多输出(MIMO)天线分集这样的功能。

　　针对大多数实际目的，因为它们是如此的相似，sOFDMA和OFDMA是可以是互换的。作为一种关键技术，这两种方案都支持子通道化。子通道化涉及把多个信道？？成许多子信道—理论？？？成数千个子信道有关。子通道的特征是具有所有4种变化： OFDM； OFDMA；sOFDMA；Flash OFDMA。这是一个由 Flarion公司创建的变量，去年Flarion被高通兼并，这清楚地表明CDMA变量不会成为4G调制方案。

　　OFDMA网络的用户在整个带宽内被分配了大量子信道。与基站接近的用户，通过像64QAM(正交幅度调制)这样的高调制方案，分配了更多数量的信道，从而能提供最大的数据流量。随着用户向更远处移动，大量的子信道被动态地重新向下分配，但是被分派到每个信道的功率却增加了。单元的容量仍保持相同的容量，并且尽管每个用户都拥有鲁棒的连接，但在边缘地区，仍存在较低流量的折中。

　　有更大的可扩展性

　　因为信道容量在不同国家会有所不同，802.16标准支持所有从1.25MHz到20MHz的不同信道容量。然而，通过改变以信道容量为基础的FFT大小，或者由带宽提供的更好信号质量，可以确定子信道的间隔。

　　不变子信道间隔的主要争议在于，如果子信道间隔不是恒定的，一个正在移动的物体的多普勒频移会影响信号质量。有关可扩展性的更多信息可在IEEE 802.16 WirelessMAN中可扩展OFDMA物理层一节中获得。

　　sOFDMA扩展版本包含128 FFT、512 FFT和1024 FFT，它可以信道和带宽为基础改变它的FFT大小，因而就变成可扩展的。换句话说，正在通过手机漫游的用户，根据像信道大小这样的因素，用户可能接收到通过128 FFT或512 FFT处理的信号。

　　OFDMA的缺点

　　尽管OFDMA在其实现过程中进展良好，但也要谨记它也有一些缺陷，这些缺陷有如下几方面：

　　1. OFDMA电子部分，包括FFT和前向纠错(FEC)是复杂的。与结合了数据包调度的OFDM相比，它也有功率不足的弱点。

　　2. 如果被分配到每个用户的副载波很少，或者如果相同的载波被用于每个OFDM符号中，频率选择性衰落和分集增益的优势可能至少有部分损失。

　　3. 处理来自邻近单元的同信道干扰时，OFDM要比CDMA更复杂。