La multiplexación por división de frecuencia (FDM) transmite múltiples señales simultáneamente sobre una simple ruta de transmisión, cada señal viaja dentro de un único rango de frecuencia (portadora), el cual es modulado por los datos. Estos datos pueden ser voz o video. La figura 2.4 (a) muestra la relación relativa de las portadoras dentro de una asignación de frecuencia dada.
Aunque el beneficio principal de FDM es el incremento de ancho de banda, FDM también reduce la interferencia intersímbolo debido a multitrayectorias (ISI). El incremento de ancho de banda trae consigo un nivel de ineficiencia: Arriba del 50 % del espectro disponible se desperdicia en las bandas de guarda, las cuales aseguran el aislamiento entre diferentes frecuencias [15]. FDM utiliza múltiples portadoras para transmitir información. Las señales viajan dentro de un rango de frecuencia único (portadora), la cual es modulada por los datos. La técnica de espectro disperso de multiplexación de frecuencias ortogonales (OFDM) además utiliza QAM (Quadrature Amplitude Modulation), una técnica avanzada de procesamiento digital de la señal, distribuyendo los datos sobre múltiples portadoras espaciadas en frecuencias precisas, como se muestra en la figura 2.4 (b). Los espaciamientos precisos proporcionan la ortogonalidad que evita que los demoduladores vean otras frecuencias. Debido a que cada portadora puede ser únicamente identificada, se eliminan las bandas de guarda, incrementando la eficiencia del uso del espectro de frecuencia. La figura 2.5 ilustra la ortogonalidad de las diferentes frecuencias portadoras, la frecuencia base es igual a 1/T, donde T = periodo del símbolo. Las líneas negras representan una suma de las diferentes frecuencias portadoras.
Figura 2.5. Ortogonalidad de las diferentes frecuencias portadoras.
2.4.3.1 802.11a Multiplexaje por división de frecuencias ortogonales (OFDM).
A diferencia de 802.11b, 802.11a fue diseñado para operar en la banda UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) de 5 GHz. Distinto a la banda ISM, el cual ofrece alrededor de 83 MHz en el espectro de 2.4 GHz, IEEE 802.11a utiliza casi cuatro veces más que la banda ISM, ya que la banda UNII ofrece 300 MHz de espectro relativamente libre de interferencia. A diferencia de 802.11b, el estándar 802.11a utiliza la técnica de multiplexaje
edificios. Como se mencionó previamente, la FCC ha asignado 300 MHz de espectro para la banda UNIII en el bloque de 5 GHz, 200 MHz de los cuales estan en 5,150 MHz - 5,350 MHz, con los otros 100 MHz en 5,725 MHz - 5,825 MHz. La primera ventaja de 802.11a sobre 802.11b es que este estándar opera en el espectro de 5.4 GHz, lo cual da la ventaja de funcionamiento de las altas frecuencias. Pero, la frecuencia, potencia radiada y distancia están en una relación inversa, de tal forma que moverse de 2.4 GHz a 5 GHz induce a distancias más cortas y/o requerimientos de mayor potencia. Es por esto que el estándar 802.11a incrementa el EIRP al máximo de 50 mW. El espectro de 5.4 GHz se divide en tres “dominios” de trabajo y cada dominio tiene restricciones de máxima potencia [14].
La segunda ventaja está en la técnica de codificación que utiliza 802.11a. El estándar 802.11a utiliza un esquema de codificación llamado COFDM u OFDM (coded orthogonal frequency division multiplexing). Cada subcanal en la implementación COFDM es de alrededor de 300 KHz de ancho. COFDM trabaja mediante la división de una portadora de datos de alta velocidad en varias sub-portadoras de baja velocidad, las cuales son transmitidos en paralelo. Cada portadora de alta velocidad es de 20 MHz de ancho y es dividida en 52 sub-canales, cada uno de aproximadamente 300 KHz de ancho. COFDM utiliza 48 de estos subcanales para datos, mientras que los cuatro restantes son usados para corrección de errores. COFDM envía tasas de datos más altas y un alto grado de recuperación de la señal, gracias a su esquema de codificación y corrección de errores. En 802.11a se utiliza BPSK para codificar 125 Kbps, produciendo una tasa de datos de 6 Mbps. Si se utiliza QPSK, es posible codificar hasta 250 Kbps por canal, el cual logra una tasa de datos de 12 Mbps. Además si se emplea 16-QAM codificando 4 bits por hertz, se logra una tasa de datos de 24 Mbps. El estándar define velocidades básicas de 6,12, y 24 Mbps, que deben soportar los productos compatibles con 802.11a. Las tasas de datos de 54 Mbps se logran usando 64-QAM, el cual produce 8/10 bits por ciclo, y un total de hasta 1.125 Mbps por cada canal de 300 KHz, el cual multiplicado por 48 canales de datos resulta en una tasa de datos de 54 Mbps.
2.4.3.2 802.11g Multiplexaje por división de frecuencias ortogonales (OFDM).
El estándar opera en la banda de 2.4 GHz, y emplea dos modos de operación obligatorios y dos opcionales. Los métodos de modulación/acceso obligatorios son los mismos modos, CCK (Complementary Code Keying) utilizado por 802.11b (de ahí la compatibilidad con este estándar) y OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) utilizado por 802.11 a (pero
en este caso en la banda de frecuencia de 2.4 GHz). El modo CCK obligatorio soporta 11Mbps y el modo OFDM tiene una tasa máxima de 54 Mbps. También existen otros dos modos que utilizan diferentes métodos para alcanzar una tasa de datos de 22Mbps, PBCC- 22 (Packet Binary Convolutional Coding, para 6 a 54 Mbps) y CCK-OFDM (para una tasa máxima de 33 Mbps).
La ventaja de 802.11g es que mantiene compatibilidad con 802.11b y ofrece tasas de datos más rápidas comparables con 802.11a. Sin embargo, el número de canales disponibles no se incrementa, ya que los canales son una función del ancho de banda, no de la modulación de la señal de radio, y en este punto, 802.11a tiene la ventaja de sus 8 canales, comparado con los tres canales disponibles con 802.11 b y g. Otra desventaja de 802.11g es que trabaja en la banda de 2.4 GHz y debido a la interferencia que se experimenta en esta banda, nunca será tan rápido como 802.11a [16].