Accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence

L'accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence ( OFDMA ) est une version multi-utilisateur du schéma de modulation numérique OFDM ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing ) . L'accès multiple est obtenu dans l'OFDMA en attribuant des sous-ensembles de sous-porteuses à des utilisateurs individuels. Cela permet une transmission simultanée à faible débit de données de plusieurs utilisateurs.

L'OFDMA est souvent comparé à la combinaison de l'OFDM avec le multiplexage statistique par répartition dans le temps . Les avantages et les inconvénients résumés ci-dessous sont décrits plus en détail dans la section Caractéristiques et principes de fonctionnement. Voir également la liste des principales fonctionnalités de l'OFDM .

• Permet la transmission simultanée de données à faible débit de plusieurs utilisateurs.
• Le porteur pulsé peut être évité.
• Puissance de transmission maximale inférieure pour les utilisateurs à faible débit de données
• Délai plus court et délai constant
• L'accès multiple basé sur la contention (évitement des collisions) est simplifié.
• Améliore encore la robustesse de l'OFDM à la décoloration et aux interférences
• Lutte contre les interférences à bande étroite.
• Flexibilité de déploiement sur différentes bandes de fréquences avec peu de modifications nécessaires à l'interface radio
• Calcul de la moyenne des interférences provenant de cellules voisines, en utilisant différentes permutations de porteuses de base entre les utilisateurs de différentes cellules
• Les interférences au sein de la cellule sont moyennées en utilisant une allocation avec des permutations cycliques
• Permet une couverture réseau monofréquence, là où il existe un problème de couverture et offre une excellente couverture.
• Offre une diversité de fréquence en répartissant les porteuses sur tout le spectre utilisé.
• Permet une alimentation par canal ou par sous-canal.

• Sensibilité accrue aux décalages de fréquence et au bruit de phase
• Les services de communication de données asynchrones tels que l'accès au Web se caractérisent par de courtes périodes de communication à haut débit. Peu d'utilisateurs dans une cellule de station de base transfèrent simultanément des données à un débit de données constant et faible.
• L'électronique OFDM complexe, y compris l' algorithme FFT et la correction d'erreur directe , est constamment active, consommant ainsi de l'énergie, indépendamment du débit de données, tandis que l'OFDM combiné à la planification des paquets de données peut permettre à l'algorithme FFT d'hiberner à certains moments.
• Le gain de diversité OFDM et la résistance à l'évanouissement sélectif en fréquence peuvent être partiellement perdus si très peu de sous-porteuses sont attribuées à chaque utilisateur et si la même porteuse est utilisée dans chaque symbole OFDM. Une attribution adaptative de sous-porteuses basée sur des informations de rétroaction rapides sur le canal, ou un saut de fréquence de sous-porteuse, est donc souhaitable.
• La gestion des interférences entre canaux provenant de cellules voisines est plus complexe en OFDM qu'en CDMA . Elle nécessiterait une allocation dynamique des canaux avec une coordination avancée entre les stations de base adjacentes.
• Les informations de rétroaction du canal rapide et l'attribution adaptative des sous-porteuses sont plus complexes que le contrôle de puissance rapide CDMA.

Sur la base des informations de rétroaction sur les conditions du canal, une attribution adaptative utilisateur-sous-porteuse peut être obtenue. Si l'attribution est effectuée suffisamment rapidement, cela améliore encore la robustesse OFDM à l'évanouissement rapide et aux interférences cocanal à bande étroite, et permet d'obtenir une efficacité spectrale du système encore meilleure .

Différents nombres de sous-porteuses peuvent être attribués à différents utilisateurs, afin de soutenir une qualité de service (QoS) différenciée, c'est-à-dire de contrôler le débit de données et la probabilité d'erreur individuellement pour chaque utilisateur.

L'OFDMA peut être considéré comme une alternative à la combinaison de l'OFDM avec l'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA) ou la communication par multiplexage statistique dans le domaine temporel . Les utilisateurs à faible débit de données peuvent envoyer en continu avec une faible puissance de transmission au lieu d'utiliser une porteuse haute puissance « pulsée ». Un délai constant et un délai plus court peuvent être obtenus.

L'OFDMA peut également être décrit comme une combinaison d'accès multiple dans le domaine fréquentiel et dans le domaine temporel, où les ressources sont partitionnées dans l'espace temps-fréquence et les créneaux sont attribués selon l'indice de symbole OFDM, ainsi que l'indice de sous-porteuse OFDM.

L'OFDMA est considéré comme particulièrement adapté aux réseaux sans fil à large bande, en raison de ses avantages, notamment l'évolutivité et l'utilisation de plusieurs antennes ( compatibilité MIMO ) et la capacité à tirer parti de la sélectivité de fréquence du canal.

Dans la détection de spectre par radio cognitive , l'OFDMA est une approche possible pour remplir de manière adaptative les bandes de fréquences radio libres. Timo A. Weiss et Friedrich K. Jondral de l'Université de Karlsruhe ont proposé un système de regroupement de spectre dans lequel les bandes libres détectées par les nœuds étaient immédiatement remplies par des sous-bandes OFDMA.

L'OFDMA est utilisé dans :

• Le mode de mobilité de la norme IEEE 802.16 Wireless MAN, communément appelé WiMAX
• La norme LAN sans fil (WLAN) IEEE 802.11ax (commercialisée sous le nom de Wi-Fi 6 / Wi-Fi 6E)
• La norme MAN mobile sans fil IEEE 802.20 , communément appelée MBWA
• MoCA 2.0
• Liaison descendante de la norme de haut débit mobile de quatrième génération 3GPP Long-Term Evolution (LTE). L'interface radio s'appelait auparavant High Speed ​​OFDM Packet Access (HSOPA), désormais Evolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA).
• La liaison descendante et la liaison montante de la norme de réseau mobile de cinquième génération 3GPP 5G New Radio (5G NR). La 5G NR est le successeur du LTE.
• Le Flash OFDM mobile de Qualcomm Flarion Technologies
• Le projet Ultra Mobile Broadband (UMB) de Qualcomm / 3GPP2 , aujourd'hui disparu , était censé succéder au CDMA2000 mais remplacé par le LTE

L'OFDMA est également une méthode d'accès candidate pour les réseaux régionaux sans fil (WRAN) IEEE 802.22 , une technologie radio cognitive qui utilise les espaces blancs dans le spectre de télévision , et la méthode d'accès proposée pour la spécification DECT -5G qui vise à répondre aux exigences IMT-2020 pour les applications à haut débit mobile (eMMB) et à faible latence ultra-fiable (URLLC).