Sagedusmultipleksimine

Sagedusmultipleksimine ehk sagedusjaotusega multipleksimine (ingl. k. frequency-division multiplexing; lühend FDM) on vanim ning on üks lihtsamatest multipleksimise tehnikatest. Tegemist on analoog multipleksimise tehnikaga, mille eesmärgiks on muuta mitu erinevat signaali ühe signaalina saadetavaks ning seejärel saadetud signaalist esialgsete signaalide taastamine. Võrgunduses kasutatakse sagedusmultipleksimist kogu sidekanali ribalaiuse edastamiseks, mille puhul jagatakse sidekanalid sagedusalade vahel ära ilma, et sagedusalad üksteisega kattuks. Iga sagedusala kannab oma sagedusalale seatud signaali. Sagedusmultipleksimisel jagatakse eraldi seisvad sisendsignaalid erinevatele sagedusaladele, kasutades selleks ülekandetehnikaid. Sisendsignaalideks võivad olla näiteks TV kanalid, raadio edastused või telefoni signaal. Igal eraldiseisval sisendsignaalil, tuntud ka kui baasriba signaalina, viiakse läbi moduleerimine kandesignaalidega, mille tüübiks võib olla AM, SSB, FM või PM. Moduleerimine on vajalik, et muuta signaalid omavahel eksklusiivseks, asetades signaalid eri sagedustele, kus signaalid üksteisega ei kattu ega muuda kõrvuti olevatel sagedustel olevaid signaale. Selleks, et üheaegselt saadetavad sageduste kanalid oleksid üksteisest eraldatud ning nende vahel ei tekiks interferentsi, on seatud sageduste vahele kaitsevahemikud, kuhu sagedusi ei asetata. Kaitsevahemike kasutamine eemaldab võimaluse antud ala kasutada ülejäänud signaalide paigutamiseks, mille tõttu peetakse kaitsevahemike kasutamist üheks sagedusmultipleksimise miinuseks. Antud probleem on parandatud näiteks aegmultipleksimise juhul. Seejärel kombineeritakse sagedusaladel olevad signaalid multiplekseris asetseva lineaarse summeerimise elektroonikalülitusega, saades tulemuseks komposiitsignaali. Kuna komposiitsignaal hõlmab kõiki sisendsignaale, saadetakse kõik sisendsignaalid samaaegselt demultiplekserile edasi. Saadud komposiitsignaale on võimalik saata kasutades erinevaid kandjaid, näiteks valguskaablit või koaksiaalkaablit. Juhtmevabalt saatmiseks saab kasutada näiteks raadiolaineid. Komposiitsignaali jõudmisel sihtpunkti jaotatakse signaali sagedused üksteisest, mille teostamiseks kasutatakse ribapääsfiltreid ning demultipleksereid. Ribapääsfiltrite otstarbeks on eraldada komposiitsignaalist üksiksignaal, ehk ribapääs signaal konverteeritakse tagasi baasriba signaaliks. Ribapääsfiltrite väljundeid demoduleeritakse ja jaotatakse eri kanalitele, nagu olid signaali kanalid jaotatud enne sagedusaladele jaotamist. Sagedusmultipleksimine on leidnud kasutust pikamaa telefoni sideühenduse süsteemides, nagu näiteks N-kandesignaal ja L-kandesignaal koaksiaalkaabli süsteemides ja analoog "punktist punkti" mikrolaine süsteemides. Mobiilsidevõrgu puhul jagatakse ribalaius mitmeteks kanaliteks ning ühe kasutaja telefoniühendusele seatakse üks sagedus. Esimese generatsiooni mobiilsidevõrgud kasutasid 824–849 MHz sagedusvahemikku telefonidelt vastuvõetavate signaalide jaoks ning 869–894 MHz sagedusvahemikku signaalide saatmiseks. Kahesuunaliseks andmete jagamiseks, seati andmete jagamisest osavõtvatele seadmetele kaks 30 kHz ribalaiusega sagedust, millest üks oli signaalide vastuvõtmiseks ja teine saatmiseks. Antud juhul on tegu dünaamilise sageduskanalite seadmisega, kuna sageduskanal seatakse vaid juhul, kui ühendus on vajalik (näiteks sõnumi saatmisel). Dünaamiline lahendus on ka optimaalsem lahendus võrreldes staatilise seadmisega, kuna mittevajaliku ühenduse korral on sagedusvahemik saadaval uute ühenduste loomisel. Seda meetodit on kasutatud ka raadio edastuste ja televisiooniteenuste poolt. Näiteks, kui sagedusala, mida telefonist heli edastuseks kasutatakse, on 4000 Hz, ning kaablil, mida kasutatakse, on ribalaius 48 kHz, siis antud juhul saaks juhtme kaudu üheaegselt kanda 12 kanalit, millest igaüks kannaks erinevat signaali. Mitme kanali info saatmine ühe juhtme kaudu lubab ka edastada näiteks tele- ja raadiokanaleid üheaegselt. White, Curt (2007). Data Communications and Computer Networks. Boston, MA: Thomson Course Technology. Lk 140–143. ISBN 1-4188-3610-9. Vaadatud 31. mai 2020. "Frequency division". ScienceDirect. Vaadatud 29. mai 2020. "Frequency-Division Multiplexing: Advantages & Examples". Study.com. Vaadatud 29. mai 2020. Pedram Kheirkhah Sangdeh, Huacheng Zeng. "Overview of Multiplexing Techniques in Wireless Networks". intechopen. Vaadatud 30. mai 2020. "Frequency Division multiplexing (FDM) system". Electronics Post. Vaadatud 29. mai 2020. "Multiplexing of Signals" (PDF). IIT, Kharagpur. Vaadatud 29. mai 2020. "Multiplexing". Encyclopædia Britannica. Vaadatud 29. mai 2020.