Frekvenciaosztásos multiplexálás

Ezt a szócikket át kellene olvasni, ellenőrizni a szövegét, tartalmát. Részletek a cikk vitalapján. Az ezen a lapon látható jelölés 2006 áprilisából származik.

A frekvenciaosztásos multiplexelés (az angol nevéből - Frequency-division multiplexing - származó rövidítéssel: FDM) a jelmultiplexelés egy formája, ahol több alapsávi jelet különböző vivőfrekvenciával modulálnak majd egy összetett (kompozit) jellé egyesítenek.

Először a helyközi telefonhálózatokon használtak FDM-et sok beszédcsatorna egy áramkörön való átvitelére. Ennél a megoldásnál 12 beszédcsatornát moduláltak különböző vivőfrekvenciákkal és a 4 kHz-es sávszélességű csatornákat egymás mellé ültették. A kimenő jel így elfoglalta a 60 – 108 kHz közötti tartományt, és az alapcsoport nevet kapta. Egy következő szinten, öt ilyen csoportot az előzőek szerinti eljárással újra multiplexelve jött létre a szupercsoport (főcsoport), ami 60 beszédcsatornát tartalmazott. A magasabb multiplexelési szinten 10 szupercsoportból állt össze a 600 beszédcsatornát tartalmazó mestercsoport. A szabvány szerint van olyan multiplexer, amely több ezer beszédcsatornát koncentrál egy kimenetre. FDM átvitellel a CCITT illetve az ITU-T ajánlásai foglalkoznak, jelentősége a digitális technika terjedésével csökken.

A mai, modern telefonrendszerek már digitális átvitelt alkalmaznak, ezért a FDM eljárás helyett az időosztásos multiplexelést (Time-division multiplexing – TDM) használják, de a GSM rendszerek ismét felfedezték.

FDM technológia használható több jel összekeverésére is a végső moduláció előtt. Ebben az esetben a alapjelekhez kevert vivőt al-vivőnek (sub-carrier) nevezzük. Ezt az eljárást használják a sztereo FM átvitelnél, ahol egy 38 kHz-es al-vivőt használnak a különálló jobb- és bal hangcsatorna jelének multiplexelésére, mielőtt az így kialakított összevont jelet frekvenciamodulált kompozit jellé nem alakítják kisugárzás előtt.

Amikor a frekvenciaosztásos multiplexelést használva engedik meg több felhasználónak a csatornához való hozzáférést, azaz többen használhatják az adott fizikai kommunikációs csatornát, akkor ezt az eljárást frekvenciaosztásos többszörös hozzáférésnek (FDMA Frequency-division multiple access) nevezik.

FDMA eljárást használnak tradicionálisan a különböző állomások rádiójeleinek szétválasztásánál.

A frekvenciaosztásos multiplexelés megfelelője az analóg optikai tartományban a hullámhossz-osztásos multiplexelés.

Alapelvek

A FDM technológia alapelve, hogy a bejövő csatornákat először egy adott, előre meghatározott sávszélességűre csökkentik, majd egy adott frekvencia többszöröseit hozzáadják (keverik), ezzel beállítják a sáv frekvencia-tartománybeli "elhelyezkedését", és végül ezeket a sávokat összegzik. A kimenő csatorna minél jobb kihasználása érdekében a modulált csatornákat egymáshoz a lehető legközelebb helyezik el, ami viszont azt jelenti, hogy a szűrők nem tökéletesen négyzetes karakterisztikái miatt a sávok alsó és felső részei kicsit átfedik egymást, és ez áthallási torzítást okozhat. A ferkvenciaosztásos multiplexelés elvi megoldását a következő ábra mutatja:

A különböző modulátorok egymással összekapcsolhatók, így egyre több csatornát lehet a kimeneten összegyűjteni.

A jelenlegi ajánlások szerint a Alapcsoportba, amely a 60 és 108 KHz közötti sávot foglalja el (a sávszélessége 48kHz), 12, egyenként 4 kHz sávszélességű beszédcsatorna fogható össze.

A következő szinten, 5 48kHz sávszélességű alapcsoporti multiplexer kimenő csatornája fogható össze (12x5=60 beszédcsatorna) egy, 240kHz széles csatornába. Ezt a csoportot Szupercsoportnak (Super Group) nevezik.

A harmadik szinten 10 240kHz sávszélességű Szupercsoport fogható össze egy Főcsoporttá (Master Group), ami 600 beszédcsatornát képes egy kimenetre multiplexelni.

Alapcsoport létrehozása: 1. szintű multiplexelés

Az alapcsoportot létrehozó multiplexert elsőszintű multiplexernek nevezik. Az elsőszintű multiplexer az alapcsoportba 12 beszédcsatornát fog össze. Az egyes beszédcsatornák 4 kHz-es sávszélességűek.

Az Alapcsoport frekvencia kiosztásai:

A multiplexer technikai felépítését és a kimeneti ferkvencia spektrumot a következő ábra mutatja.

Szupercsoport létrehozása: 2. szintű multiplexelés

A szupercsoportot (super group) létrehozó multiplexert másodikszintű multiplexernek nevezik, és 5 elsőszintű multiplexer kimenő jelét, azaz (12x5) 60 beszédcsatornát muliplexálnak egy kimenetre. Az elsőszintű multiplexerek kimenő csatornái 48 kHz-es sávszélességűek.

Az Szupercsoport frekvencia kiosztásai:

A multiplexer technikai felépítését és a kimeneti ferkvencia spektrumot a következő ábra mutatja.

Főcsoport létrehozása: 3. szintű multiplexelés

Az főcsoportot (master group) létrehozó multiplexert harmadik szintű multiplexernek nevezik, és a főcsoportba 10 másodikszintű multiplexer jelét, azaz (12x5x10) 600 beszédcsatornát multiplexelnek egy kimenő jellé. Az egyes szupercsatornák 240 kHz-es sávszélességűek. A már említett áthallási torzítások kiküszöbölésére az egyes kimeneti frekvencia tartományok egy 12 kHz-es biztonsági sávval el vannak egymástól választva.

Az Alapcsoport frekvencia kiosztásai:

A multiplexer technikai felépítését és a kimeneti ferkvencia spektrumot a következő ábra mutatja.

Lásd még

• Frekvenciaosztásos duplex
• Egyoldalsávos moduláció
• Ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing – OFDM),
• Időosztásos többszörös hozzáférés
• Kódosztásos többszörös hozzáférés