Questão de Redes de Computadores — Modulação e Multiplexação — FGV 2023

OFDM e o padrão IEEE 802.11a

Gabarito: letra A. A técnica OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) consiste em dividir o fluxo de dados de alta velocidade em diversos fluxos de menor taxa, transmitidos em paralelo por múltiplas subportadoras — exatamente o que descreve a alternativa A. Essa é a definição clássica da multiplexação por divisão de frequência ortogonal, adotada pelo 802.11a para atingir até 54 Mbps na banda de 5 GHz.

A OFDM é uma evolução da multiplexação por divisão de frequência (FDM). Enquanto a FDM tradicional divide o espectro em bandas separadas por bandas de proteção (para evitar interferência entre canais adjacentes), a OFDM divide a largura de banda em muitas subportadoras que se sobrepõem, mas são matematicamente ortogonais entre si. Isso significa que, no centro de cada subportadora, a resposta em frequência das subportadoras vizinhas é zero — permitindo que os sinais sejam amostrados sem interferência, mesmo com sobreposição espectral. Essa característica torna a OFDM muito mais eficiente em termos de uso do espectro, pois elimina a necessidade de grandes bandas de guarda.

Na prática, o funcionamento é o seguinte: o fluxo de dados de alta velocidade (por exemplo, 54 Mbps no 802.11a) é dividido em vários fluxos de baixa velocidade, cada um modulado em uma subportadora diferente. No 802.11a, são utilizadas 52 subportadoras, sendo 48 para dados e 4 para sincronização. Cada subportadora pode usar modulação por deslocamento de fase (PSK) ou modulação de amplitude em quadratura (QAM), dependendo da taxa de transmissão desejada. Essa divisão em subportadoras paralelas traz vantagens importantes: maior imunidade a interferências de banda estreita (se uma subportadora é degradada, apenas uma pequena parte dos dados é afetada) e a possibilidade de usar bandas de frequência não contíguas.

A principal distinção que a banca explora é entre OFDM e outras técnicas de espalhamento espectral, como FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) e DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). O FHSS, descrito na alternativa B, muda constantemente a portadora entre vários canais de frequência usando uma sequência pseudoaleatória — é uma técnica de espalhamento por salto de frequência, não uma divisão em subportadoras paralelas. Já o DSSS espalha cada bit por uma sequência de chips (como a sequência de Barker no 802.11b), ocupando uma banda larga. A OFDM, por sua vez, não "salta" entre frequências nem espalha bits por chips; ela simplesmente divide o espectro em subportadoras ortogonais que transmitem simultaneamente.

A pegadinha desta questão está na alternativa D, que inverte o conceito de ortogonalidade: a OFDM não "impede" que o espaçamento entre portadoras seja ortogonal — pelo contrário, a ortogonalidade é a característica fundamental que permite a sobreposição sem interferência. E a alternativa C descreve uma técnica de duplexação por divisão de frequência (FDD), usada para comunicação bidirecional, não uma técnica de multiplexação como a OFDM.

Guarde a essência: OFDM = dividir o fluxo de dados em vários fluxos paralelos de menor taxa, transmitidos em subportadoras ortogonais. É esse critério que separa a alternativa correta das demais.

Alternativa A — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A alternativa descreve com precisão o princípio da OFDM: dividir os bits em diversos streams de taxa menor, transmitidos por subcanais paralelos. No 802.11a, o fluxo de dados de alta velocidade é dividido em 48 subportadoras de dados (mais 4 de sincronização), cada uma transmitindo uma parte dos dados em paralelo. Essa é a definição canônica da multiplexação por divisão de frequência ortogonal.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A alternativa descreve o FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), técnica de espalhamento espectral em que a portadora "salta" entre diferentes frequências seguindo uma sequência pseudoaleatória conhecida tanto pelo transmissor quanto pelo receptor. Essa técnica foi usada em versões iniciais do 802.11 (antes do 802.11a), mas não é a OFDM. A confusão é clássica: ambas são técnicas de espalhamento espectral, mas o FHSS muda a portadora ao longo do tempo, enquanto a OFDM transmite simultaneamente em múltiplas subportadoras fixas.

Alternativa C — ❌ Incorreta

A alternativa descreve a duplexação por divisão de frequência (FDD), em que a largura de banda é dividida em dois canais separados — um para transmissão (uplink) e outro para recepção (downlink). Essa técnica é usada em sistemas de comunicação bidirecional, como telefonia celular, mas não é uma técnica de multiplexação como a OFDM. A OFDM não separa a banda em dois canais para enviar e receber; ela divide o espectro em muitas subportadoras que transmitem dados simultaneamente em uma única direção.

Alternativa D — ❌ Incorreta

A alternativa inverte o conceito de ortogonalidade. Na OFDM, as subportadoras são projetadas para serem ortogonais entre si — ou seja, o espaçamento entre elas é cuidadosamente calculado para que a resposta em frequência de cada subportadora seja zero no centro das subportadoras adjacentes. Isso permite que os sinais se sobreponham sem interferência. A OFDM não "impede" a ortogonalidade; ela a utiliza como princípio fundamental. A alternativa está duplamente errada: primeiro, porque a ortogonalidade é uma característica desejada e não impedida; segundo, porque a técnica não "codifica a informação em múltiplas portadoras" de forma genérica, mas sim divide o fluxo de dados em subportadoras paralelas.

Gabarito: letra A