OFDM 是什麼?
OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,正交頻分複用)是一種數碼調制技術:把一條高速數據流分拆到大量互相正交、可重疊排列的低速子載波上並行傳輸。它憑藉極高的頻譜效率與出色的抗多徑干擾能力,成為 Wi-Fi、4G/5G、數碼電視廣播與 DSL 寬頻的共同基礎。本頁講解 OFDM 的運作原理、正交性概念、優缺點,以及與 OFDMA 的分別。
OFDM 的核心思想:化整為零、並行傳輸
傳統單載波傳輸把全部數據放在一條載波上高速發送,速度越快、每個符號的時間越短,訊號經牆身傢俬反射造成的多徑時延便越容易令前後符號互相重疊,形成符號間干擾(ISI)。OFDM 反其道而行:把高速數據流分拆成數十至數千條低速子數據流,各自放在一個子載波上並行傳送。每條子載波速度低、符號時間長,反射時延相對變得微不足道,抗干擾能力大幅提升。
「正交」是 OFDM 的精髓:子載波的頻率間隔經過精確設計,使每個子載波頻譜的峰值剛好落在相鄰子載波頻譜的零點上。子載波因此可以互相重疊排列而互不干擾,毋須像傳統頻分複用(FDM)般在頻道之間預留空白保護頻帶——頻譜利用率因而大幅提高。收發兩端利用快速傅里葉變換(FFT/IFFT)高效完成子載波的合成與分離,這亦是 OFDM 能在消費級晶片上普及的關鍵。
OFDM 與 OFDMA:一字之差的分別
兩者經常被混淆:OFDM 是調制技術,OFDMA 是建基於 OFDM 的多址接入技術。OFDM 下每個傳輸時刻整個頻道的全部子載波只服務一個用戶,多用戶只能輪流傳送;OFDMA 把子載波分組成多個資源單位(RU),同一時刻分配給不同用戶並行收發。Wi-Fi 5 及之前使用 OFDM,Wi-Fi 6 引入 OFDMA,高密度環境的效率因而大幅提升——詳細調度機制見 OFDMA 是什麼。
| 比較項目 | OFDM | OFDMA |
| 性質 | 調制技術(單用戶) | 多址接入技術(多用戶) |
| 同一時刻服務用戶 | 1 個,獨佔全部子載波 | 多個,各佔一組資源單位 |
| Wi-Fi 世代 | 802.11a/g/n/ac | 802.11ax(Wi-Fi 6)起 |
| 擅長場景 | 單一裝置大流量傳輸 | 多裝置小數據包、高密度環境 |