Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA)

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) erweitert das klassische OFDM-Verfahren um die Fähigkeit zum gleichzeitigen Mehrbenutzerzugriff. Statt ein Gerät nach dem anderen zu bedienen, wird der Kanal in parallele Frequenzbereiche – sogenannte Resource Units (RUs) – aufgeteilt, die einzelnen Geräten gleichzeitig zugewiesen werden.

Anwendungsbereich

OFDMA kommt bei modernen WLAN-Standards wie Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E und Wi-Fi 7 zum Einsatz. Die Technik ermöglicht eine effiziente Datenübertragung in Umgebungen mit hoher Gerätedichte oder geringer Paketgröße.

Typische Einsatzszenarien:

• Hochverdichtete WLAN-Installationen (z. B. Büros, Schulen, Flughäfen)

• IoT-Systeme mit vielen Geräten und niedriger Datenrate

• Latenzempfindliche oder zeitkritische Anwendungen in Industrie und Logistik

Technische Merkmale

• Subcarrier-Aufteilung
  Ein 20-MHz-Kanal wird bei Wi-Fi 6 in bis zu 256 orthogonale Subcarrier unterteilt. Diese feine Granularität ist die Grundlage für die dynamische Aufteilung in mehrere Teilbereiche pro Zeiteinheit.

• Resource Units (RUs)
  Subcarrier werden zu Resource Units (RUs) gruppiert – vordefinierte Frequenzblöcke, die einzelnen Geräten zugewiesen werden. Übliche RU-Größen sind 26, 52, 106 oder 242 Subcarrier, je nach Gerätetyp und Datenvolumen.

• Uplink- und Downlink-Unterstützung
  OFDMA unterstützt den parallelen Zugriff sowohl im Downlink (Access Point → Gerät) als auch im Uplink (Gerät → Access Point). Dies erfordert eine präzise Synchronisation auf PHY- und MAC-Ebene.

• Leistungsvorteile

  • Latenzreduktion: OFDMA kann die Übertragungszeiten kleiner Datenpakete in dichten Netzwerken reduzieren; der erzielbare Vorteil hängt von Implementierung, Ressourcenzuweisung und Netzwerkbedingungen ab.

  • Spektraleffizienz: bessere Ausnutzung verfügbarer Bandbreite durch gleichzeitige Übertragung mehrerer Streams.

  • Stabilität: gleichmäßigere Kanalnutzung bei hoher Netzauslastung, insbesondere in IoT- oder VoIP-Umgebungen.

Praxisbeispiel

In einem Büro mit 50 IoT-Sensoren, die regelmäßig kleine Datenmengen übertragen, ermöglicht OFDMA die gleichzeitige Kommunikation aller Geräte. Statt auf freie Kanäle zu warten, erhält jedes Gerät eine eigene Resource Unit (RU). Dadurch sinken Latenz und Paketverluste, und die verfügbare Bandbreite wird deutlich effizienter genutzt.

Regulatorischer Kontext

OFDMA ist ein zentrales Element der IEEE-802.11ax-Spezifikation und wird von verschiedenen internationalen Normen und Vorschriften abgedeckt:

• FCC §15.407 – gilt für den Betrieb im 5-GHz- und 6-GHz-Band in den USA

• EN 303 687 – gilt in der EU für 6-GHz-WAS/RLAN-Geräte im Bereich 5945–6425 MHz und sieht dort leistungsbasierte Gerätekategorien wie LPI und VLP vor

• EN 301 893 – deckt 5150–5350 MHz und 5470–5725 MHz ab; DFS ist in den Teilbändern 5250–5350 MHz und 5470–5725 MHz erforderlich, nicht jedoch bei 5150–5250 MHz

Relevanz für die Zertifizierung

Die Nutzung von OFDMA hat direkte Auswirkungen auf regulatorische Prüfungen:

• Power Spectral Density (PSD): Die Aufteilung des Kanals in Subcarrier beeinflusst die Messung der spektralen Leistungsdichte und die Einhaltung zulässiger Grenzwerte

• Timing-Anforderungen: Der Uplink-Betrieb erfordert präzise zeitliche Koordination, insbesondere bei der Zuweisung von Resource Units – dies wird im Rahmen der Konformitätsprüfung bewertet

Bedeutung im Produktlebenszyklus

Für Entwicklung, Test und Marktzugang bedeutet OFDMA:

• Implementierung einer dynamischen Ressourcensteuerung inkl. Uplink-Scheduler

• Nachweis der Multi-User-Leistungsfähigkeit und zeitlichen Stabilität im Labor

• Relevantes Unterscheidungsmerkmal bei Wi-Fi 6-, Wi-Fi 6E- und Wi-Fi 7-Produkten, insbesondere für zertifizierte Netzinfrastrukturen

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