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[技术交流] Wi-Fi 6(802.11ax)解析10:OFDM和OFDMA Subcarriers的区别

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发表于 2021-10-14 09:17:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
  序言

  OFDMA技术是802.11ax引入了新的物层机制,其可以让多个用户并行进行接入。在802.11协议中也是非常重要的功能。本文将针对OFDM和OFDMA的差异做进一步介绍。

  本文参考自:David Coleman, 《OFDM and OFDMA Subcarriers – What Are the Differences?

  OFDM and OFDMA Subcarriers

  在传统的802.11a/g/n/ac中,采用了正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)作为单用户传输的物理层技术。在802.11ax中,引入了一种新型的基于OFDM的OFDMA技术,其是OFDM对应的多用户版本,其将信道划分成更小的时频资源单元,即RU(Resource Unit)。通过OFMDA的划分,多个用户可以并行进行传输,提高信道利用率。每一个RU内的数据和导频,在OFDMA子信道内都是相邻而且连续的。

  OFDM和OFDMA技术的实现是通过快速傅里叶变换(FFT)和快速傅里叶逆变换(IFFT)来构成的。在OFDM中,信道被分成了多个子载波,每一个子载波是正交的,不会互相干扰,所以其子载波之间是没有保护间隔的。在OFDM中,也会分配一个子载波作为Null子载波,其不承载任何数据,用来防止载波间干扰(Inter-Carrier Interference ,ICI)。
802.11n/ac 20 MHz channel — OFDM subcarriers,图片参考David Coleman, 《OFDM and OFDMA Subcarriers – What Are the Differences?》

  OFDM和OFDMA之间有哪些主要区别呢?如上图所示,一个20 MHz的信道,在802.11n/ac有64个子载波组成,每个OFDM子载波是312.5KHz。其中有52个子载波用于承载数据(data subcarriers),4个子载波用作导频(pilot subcarriers),八个子载波用作保护频带(unused subcarriers)。OFDM子载波可以称为OFDM subcarriers或者OFDM tones。
Subcarrier spacing,图片参考David Coleman, 《OFDM and OFDMA Subcarriers – What Are the Differences?》

  802.11ax引入了更长的OFDM Symbol时间(12.8μs),这是传统OFDM Symbol的四倍时间(传统为3.2μs)。子载波间隔在数值上等于OFDM Symbol的倒数。由于OFDM Symbol变长了,单个子载波带宽(或者说子载波间隔)从312.5KHz细化到78.125KHz。更窄的子载波间隔,允许会提供更高的频域分辨率,提升均衡能力,并且增强信道鲁棒性。如上图所示,在子载波带宽变成78.125KHz间隔后,一个20MHz信道一共可以包含256个子载波。

  在802.11ax的OFDMA中,一共有三种类型的子载波,如下所示:
  ●数据子载波:这些子载波用于承载数据,其传输速率是在802.11ac的基础上(即在802.11ac的MCS上),引入了两个新的MCS(Modulation and Coding Schemes),包含1024-QAM这种更高的调制阶数。
  ●导频子载波:导频子载波用于发送者和接收者之间的同步,其不承载调制数据。
  ●未使用的子载波:这些子载波主要用作保护子载波(Guard Subcarriers)或空子载波(Null Subcarriers),以抵抗来自相邻信道或相邻子信道的干扰(即抵抗ICI)。

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