4.2 Vielfachzugriffsverfahren

Basisband:

Das Medium auf der Teilstrecke ist nur einem Teilnehmer exklusiv zugewiesen. Die Signale werden mit dem Leitungscode übertragen.

Breitband:

Mehrere Teilnehmer nutzen je einen Kanal durch parallele nicht überlappende Ausnutzung des technischen Mediums entsprechend seiner Bandbreite (siehe Abb. 4.2.1) . Es sind Vielfachzugriffsverfahren notwendig.


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Abbildung 4.2.1: Bandbreitennutzung bei Basisband- und Breitbandsystemen

FDMA:

Frequency Division Multiple Access (Frequenzmultiplexing, siehe Abb. 4.2.2 ).


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  • Zeitgleiche Nutzung exklusiver Frequenzbänder durch Teilnehmer
  • Simplex-Kanäle zum Senden oder Empfangen
  • FDD zum Senden und Empfangen
  • Schutzbänder (Guard Band) zur empfangsseitigen Trennung der Bänder mit reellen Filtern

Abbildung 4.2.2: Prinzip des Frequenzmultiplexing

Träger:

Die Übertragung mehrerer Kanäle über eine Leitung erfolgt im Breitband durch die Modulation der einzelnen Kanäle mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen, siehe Abb. 4.2.3 .

Innerhalb der Bandbreite B können n Kanäle übertragen werden!


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Abbildung 4.2.3: Realisierung des Frequenzmultiplexing

Beim Sender erfolgt durch Modulation eine Frequenzverschiebung mit anschließender Bandbegrenzung. Beim Empfänger wird durch Demodulation des bandbegrenzten Signals das Basisband zurückgewonnen.

TDMA:

Time Division Multiple Access (Zeitmultiplexing, siehe Abb. 4.2.4 ).


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  • Zeitkanal als Folge der gleichen Slots
  • TDD zum Senden und Empfangen
  • Periodische Nutzung der Zeitkanäle durch die Teilnehmer
  • Schutzzeit (Guard Time) zur Vermeidung von Synchronisationsfehlern, Laufzeitfehlern und Interferenzen

Abbildung 4.2.4: Vielfachzugriffsverfahren im Zeitmultiplexing

Zeit:

Die Übertragung mehrerer Kanäle über eine Leitung erfolgt zeitlich hintereinander, d.h. die einzelnen Kanäle werden zeitlich nacheinander in fester Reihenfolge übertragen, siehe Abb. 4.2.5 .

Innerhalb der Periode T können n Kanäle übertragen werden!


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Abbildung 4.2.5: Realisierung des Zeitmultiplexing

Es erfolgt beim Sender eine Tiefpassfilterung mit anschließender Analog-Digital-Umsetzung. Beim Empfänger wird durch einen Tiefpass aus den zeitdiskreten Signalwerten wieder ein kontinuierliches Signal.

FTDMA:

Frequency and Time Division Multiple Access (kombiniertes Frequenz- und Zeitmultiplexing, siehe Abb. 4.2.6 ).


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  • Simplex-Kanäle zum Senden oder Empfangen
  • Zeitkanal als Folge der durch einen Teilnehmer genutzten Slots
  • FDD oder TDD zum Senden und Empfangen
  • Frequenzwechsel bei GSM als schwacher Mithörschutz

Abbildung 4.2.6: Kombiniertes Frequenz- und Zeitmultiplexing

Praxis:

FDTDMA wird z.B. bei GSM und Bluetooth verwendet mit geregelten Sprungfolgen, siehe Abb. 4.2.7 .


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  • Zeit- und frequenzgleiche Nutzung aller Kanäle
  • FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum
  • Fast: Mehrere Hops pro Symbol Slow: Mehrere Symbole pro Hop

Abbildung 4.2.7: Sprungfolgen der Frequenz- und Zeitkanäle beim FDTDMA

CDMA:

Code Division Multiple Access (DS-Codemultiplexing, siehe Abb. 4.2.8 ).


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  • DSSS Direct Sequenence Spread Spectrum
  • PRS Pseudo Random Signal als Spreizsignal
  • Codewort entsprechend Bitlänge oder unabhängig
  • Prozessgewinn TB∕TC = 101000

Abbildung 4.2.8: Prinzip Codemultiplexing

Zeit:

Die Übertragung mehrerer Kanäle über eine Leitung erfolgt gleichzeitig und bandmäßig parallel, siehe Abb. 4.2.9 .

Innerhalb der Bandbreite B können n Kanäle übertragen werden!


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Abbildung 4.2.9: Realisierung des Codemultiplexing

Es erfolgt beim Sender eine Spreizung mit der eigenen Spreizfolge. Beim Empfänger wird durch Multiplikation des Summensignals mit der eigenen Spreizfolge das eigene Sendesignal zurückgewonnen.

SDMA:

Space Division Multiple Access (Raummultiplexing, siehe Abb. 4.2.10 ).

Als Raummultiplex werden auch mehrere gleichwertige Leitungen eines Bündels bezeichnet, auch wenn die einzelnen Leitungen nicht mehrfach belegt werden.


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  • Zellenbildung durch begrenzte Energie im Funkkanal
  • Sektorisierung durch raumselektive Antennen
  • Schutzabstand durch geometrischen Abstand gleicher Frequenzen

Abbildung 4.2.10: Prinzip des Raummultiplexing bei GSM

Bündel:

Die Übertragung der einzelnen Kanäle erfolgt im Basisband räumlich getrennt je ein Kanal pro Leitung. Diese gleichwertigen Leitungen werden Bündel genannt, siehe Abb. 4.2.11 .

Es erfolgt keine Mehrfachausnutzung der einzelnen Leitungen!


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Abbildung 4.2.11: Realisierung des klassichen Raummultiplexing

Beim Sender und Empfänger muss nur jeweils die zugeordnete Leitung verwendet werden.