Frekvenciaosztásos multiplexelés

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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: F multiplex.png

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[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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 ferkvencia spektrumot a következő ábra mutatja. F mux Bgroup 1.png

Szupercsoport létrehozása: 2. szintű multiplexelés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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:

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 ferkvencia spektrumot a következő ábra mutatja.

F mux Sgroup.png

Főcsoport létrehozása: 3. szintű multiplexelés[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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:

Szupercsatorna Keverő frekvencia Csatorna eleje Középfrekvencia Csatorna vége
1. Másodikszintű multiplexer 252 kHz 564 kHz 690 kHz 816 kHz
2. Másodikszintű multiplexer 492 kHz 816 kHz 942 kHz 1068 kHz
3. Másodikszintű multiplexer 732 kHz 1068 kHz 1194 kHz 1320 kHz
4. Másodikszintű multiplexer 972 kHz 1320 kHz 1446 kHz 1572 kHz
5. Másodikszintű multiplexer 1212 kHz 1572 kHz 1698 kHz 1824 kHz
6. Másodikszintű multiplexer 1462 kHz 1824 kHz 1950 kHz 2076 kHz
7. Másodikszintű multiplexer 1762 kHz 2076 kHz 2202 kHz 2328 kHz
8. Másodikszintű multiplexer 2002 kHz 2328 kHz 2454 kHz 2580 kHz
9. Másodikszintű multiplexer 2242 kHz 2480 kHz 2606 kHz 2832 kHz
10. Másodikszintű multiplexer 2482 kHz 2832 kHz 2958 kHz 3084 kHz

A multiplexer technikai felépítését és a kimeneti ferkvencia spektrumot a következő ábra mutatja. F mux Mgroup.png

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]