直交周波数分割多重アクセス

直交周波数分割多重アクセス( OFDMA ) は、一般的な直交周波数分割多重(OFDM)デジタル変調方式のマルチユーザー バージョンです。OFDMA では、サブキャリアのサブセットを個々のユーザーに割り当てることで、マルチアクセスを実現します。これにより、複数のユーザーからの同時低データ レート送信が可能になります。

OFDMA は、OFDM と統計的時分割多重化の組み合わせによく比較されます。以下にまとめた利点と欠点については、「特性と動作原理」セクションでさらに詳しく説明します。OFDMの主な機能のリストも参照してください。

• 複数のユーザーからの同時低データレート送信を可能にします。
• パルスキャリアを回避できます。
• 低データレートユーザー向けの最大送信電力の低減
• 遅延の短縮と一定の遅延
• 競合ベースの多重アクセス（衝突回避）が簡素化されます。
• フェージングや干渉に対するOFDMの堅牢性がさらに向上
• 狭帯域干渉に対抗します。
• 無線インターフェースをほとんど変更せずに、さまざまな周波数帯域にわたって柔軟に展開できる^[1]
• 異なるセルのユーザー間で異なる基本キャリア順列を使用して、隣接セルからの干渉を平均化する
• セル内の干渉は、循環順列による割り当てを使用して平均化されます。
• カバレッジの問題がある場合に単一周波数ネットワーク カバレッジを有効にし、優れたカバレッジを提供します。
• 使用スペクトル全体にキャリアを拡散することで周波数の多様性を実現します。
• チャネルごとまたはサブチャネルごとの電力を許可します。

• 周波数オフセットと位相ノイズに対する感度が高い^[1]
• Web アクセスなどの非同期データ通信サービスは、高データ レートでの短い通信バーストを特徴とします。基地局セル内の少数のユーザーが、低い一定のデータ レートで同時にデータを転送しています。
• FFTアルゴリズムや前方誤り訂正などの複雑な OFDM 電子機器は常にアクティブであるため、データ レートに関係なく電力を消費しますが、データ パケット スケジューリングと組み合わせた OFDM では、FFT アルゴリズムが時々休止状態になることがあります。
• 各ユーザーに割り当てられるサブキャリアが非常に少なく、すべての OFDM シンボルで同じキャリアが使用される場合、 OFDM ダイバーシティ ゲインと周波数選択フェージングに対する耐性が部分的に失われる可能性があります。したがって、チャネルに関する高速フィードバック情報に基づく適応型サブキャリア割り当て、またはサブキャリア周波数ホッピングが望ましいです。
• 近隣セルからの同一チャネル干渉への対処は、 CDMAよりも OFDM の方が複雑です。隣接する基地局間の高度な調整を伴う動的なチャネル割り当てが必要になります。
• 高速チャネル フィードバック情報と適応型サブキャリア割り当ては、CDMA 高速電力制御よりも複雑です。

チャネル状態に関するフィードバック情報に基づいて、適応的なユーザ対サブキャリア割り当てを実現できます。^[2]割り当てが十分に高速に行われると、高速フェージングや狭帯域の同一チャネル干渉に対するOFDMの堅牢性がさらに向上し、さらに優れたシステムスペクトル効率を実現できるようになります。

差別化されたサービス品質(QoS)をサポートするために、つまり各ユーザーのデータ レートとエラー確率を個別に制御するために、異なるユーザーには異なる数のサブキャリアを割り当てることができます。

OFDMA は、OFDM と時分割多重アクセス(TDMA) または時間領域統計多重通信を組み合わせた代替手段として考えることができます。低データ レートのユーザーは、「パルス」高電力キャリアを使用する代わりに、低い送信電力で連続的に送信できます。一定の遅延とより短い遅延を実現できます。

OFDMA は、周波数領域と時間領域の多重アクセスの組み合わせとして説明することもできます。この場合、リソースは時間周波数空間で分割され、スロットは OFDM シンボル インデックスと OFDM サブキャリア インデックスに沿って割り当てられます。

OFDMAは、スケーラビリティ、複数のアンテナの使用（ MIMO対応）、チャネル周波数選択性を活用できるなどの利点があるため、ブロードバンド無線ネットワークに非常に適していると考えられています。 ^[1]

スペクトルセンシングコグニティブ無線では、OFDMA は空き無線周波数帯域を適応的に埋めるアプローチとして考えられます。カールスルーエ大学の Timo A. Weiss 氏と Friedrich K. Jondral 氏は、ノードによって感知された空き帯域が OFDMA サブバンドによって即座に埋められるスペクトルプーリングシステムを提案しました。 ^{[関連性あり? ] [引用が必要]}

OFDMA は次の用途で使用されます。

• IEEE 802.16ワイヤレスMAN規格のモビリティモード（一般にWiMAXと呼ばれる）
• 無線LAN（WLAN）規格IEEE 802.11ax（Wi-Fi 6 / Wi-Fi 6Eとして販売）
• IEEE 802.20モバイルワイヤレスMAN規格（一般にMBWAと呼ばれる）
• モカ2.0
• 3GPP Long-Term Evolution (LTE) 第 4 世代モバイル ブロードバンド標準のダウンリンク。この無線インターフェイスは、以前はHigh Speed OFDM Packet Access (HSOPA) と呼ばれていましたが、現在はEvolved UMTS Terrestrial Radio Access (E-UTRA) と呼ばれています。
• 3GPP 5G New Radio (5G NR) 第 5 世代モバイル ネットワーク規格のダウンリンクとアップリンク。5G NR は LTE の後継です。
• クアルコムフラリオン テクノロジーズモバイルフラッシュ OFDM
• 現在は廃止されたクアルコム/ 3GPP2 ウルトラモバイルブロードバンド（UMB）プロジェクト。CDMA2000の後継として計画されていたが、LTEに置き換えられた。

OFDMA は、テレビスペクトルのホワイトスペースを使用するコグニティブ無線技術であるIEEE 802.22 ワイヤレス地域エリアネットワーク(WRAN)の候補アクセス方式であり、高スループット モバイル ブロードバンド (eMMB) および超信頼性低遅延 (URLLC) アプリケーションに対するIMT-2020要件を満たすことを目的としたDECT -5G 仕様の提案アクセス方式でもあります。

• 符号分割多重アクセス
• 周波数分割多重アクセス
• 時分割多重アクセス
• シングルキャリア FDMA (SC-FDMA)、別名線形プリコード OFDMA ( LP-OFDMA )
• 3GPP 長期進化
• ワイマックス
• ワイブロ

• 直交周波数分割多重アクセス：これは将来の多重アクセス システムとなるか？、S. Srikanth、V. Kumaran、C. Manikandan 他、AU-KBC 研究センター、アンナ大学、インド。
• OFDM の簡単な紹介 - フレキシブル無線に関する Alcatel-Lucent 教授の Debbah 教授が書いたチュートリアル。