Multiplexmetoder (FDMA, TDMA, CDMA)

Inom trådlös kommunikation spelar olika åtkomstmetoder en central roll för att flera användare samtidigt ska kunna använda ett gemensamt frekvensspektrum. De vanliga metoderna är frekvensmultiplex (FDMA), tidsmultiplex (TDMA) och kodmultiplex (CDMA). Varje metod delar upp frekvensspektrumet på olika sätt för att minimera interferens och säkerställa effektiv överföring. Valet av metod beror på de specifika kraven på bandbredd, antal användare och störkänslighet. Nedan beskrivs skillnaderna mellan metoderna.

Vid frekvensmultiplex (FDMA – Frequency Division Multiple Access) delas det tillgängliga frekvensbandet upp i flera från varandra skilda frekvenskanaler (jfr bild HAREC-16.27.1). Varje kanal tilldelas fast en enskild användare, så att flera deltagare kan använda systemet samtidigt. Användarna skiljs åt enbart genom olika frekvenser, varför de enskilda deltagarnas signaler inte stör varandra så länge kanalavstånden hålls. FDMA är en tekniskt enkel och sedan många år etablerad metod som lämpar sig särskilt för system med få användare och litet behov av interferenshantering. En nackdel är dock den jämförelsevis dåliga bandbreddseffektiviteten vid många användare, eftersom varje deltagare permanent har ett eget frekvensområde reserverat, även när deltagaren tidvis inte överför några data. Typiska användningsexempel för FDMA är tidiga analoga mobilsystem som AMPS samt olika former av satellitkommunikation.

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

1) Kort sammanfattning: Ett isometriskt avbildat rätblock med fyra vågräta färgskikt och tre axelpilar, märkta P, t och f.

2) Detaljerad beskrivning: På vit bakgrund visas ett rätblocksformat block vars framsida är indelad av tre vågräta skiljelinjer i fyra ungefär lika höga ränder: nerifrån och upp kraftigt cyan, ljusgrått, orange och gult (den gula ytan bildar samtidigt ovansidan). Den högra sidoytan visar samma skikt, vars skiljelinjer stiger bakåt och därför framstår som diagonala; den övre högra kanten är gul, därunder följer ljusgula/gulaktiga, ljusgrå och cyanfärgade områden. Kanter och skiljelinjer är ritade med tunna mörka linjer. Det finns tre axelpilar: uppe till vänster en lodrätt uppåtriktad pil med etiketten ”f”, till höger om blocket en vågrätt åt höger pekande pil med etiketten ”t” och nere till vänster framför blocket en snett åt vänster nedåt riktad pil med etiketten ”P”. Det finns inga skalor, siffror eller annan text.
Figur HAREC-16.27.1: Frekvensmultiplex

Vid tidsmultiplex (TDMA – Time Division Multiple Access) använder flera deltagare samma frekvenskanal genom att åtkomsten delas upp i tid. Varje användare får fast definierade tidsintervall, så kallade tidsluckor, under vilka användaren får sända och ta emot (jfr bild HAREC-16.27.2). Genom denna tidsmässiga separering av överföringarna förhindras att de enskilda deltagarnas signaler överlagras eller stör varandra.

TDMA möjliggör ett jämförelsevis effektivt utnyttjande av tillgängliga frekvensresurser, särskilt i system med många användare och stora datamängder. Förutsättningen för en friktionsfri drift är dock en mycket noggrann tidssynkronisering av alla deltagare, vilket ökar den tekniska insatsen och systemets komplexitet. Kända användningsexempel för TDMA är mobilsystemet GSM av andra generationen, det sladdlösa telefonsystemet DECT och inom amatörradio DMR.

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

Sammanfattning: 3D-diagram av ett rektangulärt block som är indelat i fyra färgade, lodräta segment, med axelpilar med etiketterna f, t och P.

Detaljerad beskrivning: På mitten står ett stort rätblocksformat block, delat i fyra lika breda, lodrätt riktade segment. Från vänster till höger är segmentens framytor färgade orange, grå, kraftigt turkosblå och ljusblå; skiljelinjerna löper lodrätt. Ovansidorna är avbildade som snedställda ytor som pekar åt höger bakåt i uppljusade färgtoner, motsvarande orangegult, ljusgrått och ljusturkost; till höger syns dessutom den ljusblå sidoytan. Tre axelpilar är inritade: uppe till vänster pekar en pil lodrätt uppåt med etiketten ”f”, nere till höger pekar en pil vågrätt åt höger med etiketten ”t”, och nere till vänster pekar en pil snett åt vänster nedåt med etiketten ”P”. Inga sifferstreck eller andra texter finns.
Figur HAREC-16.27.2: Tidsmultiplex

Vid kodmultiplex (CDMA – Code Division Multiple Access) använder alla deltagare samtidigt samma frekvensområde och samma tid. De enskilda användarna skiljs åt inte via frekvens eller tid utan via individuella spridningskoder (jfr bild HAREC-16.27.3). Varje användare tilldelas en egen kod med vilken användarens signal moduleras. Koderna är valda så att de överlagrade signalerna kan skiljas åt igen i mottagaren, trots att de överförs samtidigt i samma frekvensband. CDMA kännetecknas av hög flexibilitet och stor systemkapacitet, eftersom många användare kan vara aktiva samtidigt. Dessutom är metoden mycket robust mot störningar och flervägsutbredning. Mot detta står en jämförelsevis komplex signalbehandling och högre krav på hårdvaran, särskilt vid ett stort antal aktiva deltagare. Typiska användningsexempel för CDMA är tredje generationens mobilsystem som UMTS samt satellitnavigeringssystemet GPS.

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.

1) Sammanfattning: Ett storformatigt, färgat rätblock i perspektivbild med tre pilaxlar, märkta ”P”, ”t” och ”f”.

2) Detaljerad beskrivning: På vit bakgrund dominerar ett rätblock vars framsida syns som en stor, enfärgad orange yta. Ovansidan visar framifrån och bakåt flera parallellt löpande färgband: först orange (anslutande till framkanten), bakom det ett smalare gult, sedan ett bredare ljusgrått och vid bakre kanten ett ljust cyan/turkos. Den högra sidoytan är indelad i lodräta ränder: längst fram en smal gulaktigt orange rand, därefter ett brett ljusgrått område och längst till höger en bred cyan/turkos rand; nere vid den främre högra kanten syns en liten, sned gulaktig kil. Tunna linjer betonar rätblockets kanter. Tre svarta pilaxlar utan skalor eller siffror är inritade: nere till vänster går en pilaxel snett åt vänster nedåt och är märkt ”P”, till höger vid blocket pekar en pilaxel vågrätt åt höger med etiketten ”t”, och uppe till vänster reser sig en pilaxel lodrätt uppåt med etiketten ”f”. Inga andra texter eller numeriska markeringar finns.
Figur HAREC-16.27.3: Kodmultiplex

Sammanfattningsvis kan man säga att FDMA är den enklaste metoden, medan TDMA och CDMA blir allt effektivare och mer komplexa, särskilt vid utnyttjande av begränsade bandbredder och många användare. CDMA ger störst flexibilitet men kräver också den mest avancerade tekniken för genomförandet.


Fortsätt till nästa avsnitt: OFDM