Frekvenciaosztásos multiplexelés
![]() |
Ez a szócikk vagy szakasz lektorálásra, tartalmi javításokra szorul. (2006 áprilisából) |
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 frekvenciaosztásos multiplexelés elvi megoldását a következő ábra mutatja:
A különböző modulátorok egymással összekapcsolhatók, így egyre több csatornát lehet a kimeneten összegyűjteni.
A jelenlegi ajánlások szerint az Alapcsoportba, amely a 60 és 108 KHz közötti sávot foglalja el (a sávszélessége 48 kHz), 12, egyenként 4 kHz sávszélességű beszédcsatorna fogható össze.
A következő szinten, 5 48 kHz sávszélességű alapcsoporti multiplexer kimenő csatornája fogható össze (12x5=60 beszédcsatorna) egy, 240 kHz széles csatornába. Ezt a csoportot Szupercsoportnak (Super Group) nevezik.
A harmadik szinten 10 240 kHz 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:
Beszédcsatorna | Keverő frekvencia | Csatorna eleje | Középfrekvencia | Csatorna vége |
---|---|---|---|---|
1. Beszédcsatorna | 60 kHz | 60 kHz | 62 kHz | 64 kHz |
2. Beszédcsatorna | 64 kHz | 64 kHz | 66 kHz | 68 kHz |
3. Beszédcsatorna | 68 kHz | 68 kHz | 70 kHz | 72 kHz |
4. Beszédcsatorna | 72 kHz | 72 kHz | 74 kHz | 76 kHz |
5. Beszédcsatorna | 76 kHz | 76 kHz | 78 kHz | 80 kHz |
6. Beszédcsatorna | 80 kHz | 80 kHz | 82 kHz | 84 kHz |
7. Beszédcsatorna | 84 kHz | 84 kHz | 86 kHz | 88 kHz |
8. Beszédcsatorna | 88 kHz | 88 kHz | 90 kHz | 92 kHz |
9. Beszédcsatorna | 92 kHz | 92 kHz | 94 kHz | 96 kHz |
10. Beszédcsatorna | 96 kHz | 96 kHz | 98 kHz | 100 kHz |
11. Beszédcsatorna | 100 kHz | 100 kHz | 102 kHz | 104 kHz |
12. Beszédcsatorna | 104 kHz | 104 kHz | 106 kHz | 108 kHz |
A multiplexer technikai felépítését és a kimeneti frekvencia spektrumot a következő ábra mutatja.
Szupercsoport létrehozása: 2. szintű multiplexelés
A szupercsoportot (super group) létrehozó multiplexert második szintű multiplexernek nevezik, és 5 elsőszintű multiplexer kimenő jelét, azaz (12x5) 60 beszédcsatornát muliplexálnak egy kimenetre. Az elsőszintű multiplexerek kimenő csatornái 48 kHz-es sávszélességűek.
A Szupercsoport frekvencia kiosztásai:
Elsőszintű multiplexer | Keverő frekvencia | Csatorna eleje | Középfrekvencia | Csatorna vége |
---|---|---|---|---|
1. Elsőszintű multiplexer | 312 kHz | 312 kHz | 336 kHz | 360 kHz |
2. Elsőszintű multiplexer | 360 kHz | 360 kHz | 384 kHz | 408 kHz |
3. Elsőszintű multiplexer | 408 kHz | 408 kHz | 432 kHz | 456 kHz |
4. Elsőszintű multiplexer | 456 kHz | 456 kHz | 480 kHz | 504 kHz |
5. Elsőszintű multiplexer | 504 kHz | 504 kHz | 528 kHz | 552 kHz |
A multiplexer technikai felépítését és a kimeneti frekvencia spektrumot a következő ábra mutatja.
Főcsoport létrehozása: 3. szintű multiplexelés
Az főcsoportot (master group) létrehozó multiplexert harmadik szintű multiplexernek nevezik, és a főcsoportba 10 második szintű 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:
Szupercsatorna | Keverő frekvencia | Csatorna eleje | Középfrekvencia | Csatorna vége |
---|---|---|---|---|
1. Második szintű multiplexer | 252 kHz | 564 kHz | 690 kHz | 816 kHz |
2. Második szintű multiplexer | 492 kHz | 816 kHz | 942 kHz | 1068 kHz |
3. Második szintű multiplexer | 732 kHz | 1068 kHz | 1194 kHz | 1320 kHz |
4. Második szintű multiplexer | 972 kHz | 1320 kHz | 1446 kHz | 1572 kHz |
5. Második szintű multiplexer | 1212 kHz | 1572 kHz | 1698 kHz | 1824 kHz |
6. Második szintű multiplexer | 1462 kHz | 1824 kHz | 1950 kHz | 2076 kHz |
7. Második szintű multiplexer | 1762 kHz | 2076 kHz | 2202 kHz | 2328 kHz |
8. Második szintű multiplexer | 2002 kHz | 2328 kHz | 2454 kHz | 2580 kHz |
9. Második szintű multiplexer | 2242 kHz | 2480 kHz | 2606 kHz | 2832 kHz |
10. Második szintű multiplexer | 2482 kHz | 2832 kHz | 2958 kHz | 3084 kHz |
A multiplexer technikai felépítését és a kimeneti frekvencia spektrumot a következő ábra mutatja.
Kapcsolódó szócikkek
- Frekvenciaosztásos duplex
- Egy oldalsávos moduláció
- Ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing – OFDM)
- Időosztásos többszörös hozzáférés
- Kódosztásos többszörös hozzáférés