Aufgabe 5.1: FDMA, TDMA und CDMA

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FDMA, TDMA und CDMA

Das Schaubild verdeutlicht das Prinzip von

  • Frequency Division Multiple Access  $\rm (FDMA)$,
  • Time Division Multiple Access  $\rm (TDMA)$, und
  • Code Division Multiple Access  $\rm (CDMA)$.


Bei den hier aufgeführten  Vielfachzugriffsverfahren  geht man davon aus, dass es mehrere Sender–Empfänger–Paare gibt, die sich ein Übertragungsmedium selbständig aufteilen.  Dagegen spricht man von  Multiplexing, wenn am Anfang eines Übertragungsweges ein Multiplexer  $\rm (MUX)$  mehrere Signale bündelt und am Ende ein Demultiplexer  $\rm (DEMUX)$  das gemeinsame Signal wieder auftrennt.  Hierfür verwendet man abkürzend  $\rm FDM$, $\rm TDM$  und  $\rm CDM$ – also  Frequency (Time, Code) Division Multiplexing.

In der vorliegenden Aufgabe ist gefragt, welche dieser Verfahren (FDMA/FDM, TDMA/TDM, CDMA/CDM) einige der auch heute noch wichtigen Kommunikationssysteme (DSL,GSM, UMTS) nutzen.





Hinweise:

  • Informationen zu den betrachteten Kommunikationssystemen finden Sie unter folgenden Links:
(1) Digital Subscriber Line  $\rm (DSL)$,
(2) Global System for Mobile Communications  $\rm (GSM)$,
(3) Universal Mobile Communications Systems  $\rm (UMTS)$.


Fragebogen

1

Was bezeichnen FDMA, TDMA und CDMA?

Modulationsverfahren,
Vielfachzugriffsverfahren,
Entzerrungsverfahren.

2

Welche dieser Verfahren sind nur bei Digitalsystemen anwendbar?

FDMA/FDM,
TDMA/TDM,
CDMA/CDM.

3

Welche Technik(en) nutzt der europäische 2G–Mobilfunkstandard GSM?

FDMA/FDM,
TDMA/TDM,
CDMA/CDM.

4

Welche Technik(en) nutzt der 3G–Mobilfunkstandard UMTS?

FDMA/FDM,
TDMA/TDM,
CDMA/CDM.

5

Welche Technik(en) nutzt das „schnelle Internet” (DSL)?

FDMA/FDM,
TDMA/TDM,
CDMA/CDM.


Musterlösung

(1)  Richtig ist die Antwort 2:

  • FDMA, TDMA und CDMA sind Vielfachzugriffsverfahren oder auch Multiplextechniken, die man dann allerdings mit FDM, TDM und CDM abkürzt:  
    Frequency (Time, Code) Division Multiplexing.
  • Mit Modulation und Entzerrung haben diese Begriffe nichts zu tun.


(2)  Richtig sind die Antworten 2 und 3:

  • FDMA wird auch bei Analogsystemen eingesetzt, wofür die klassische Rundfunkübertragung (seit den 1930er Jahren) ein Beispiel ist.


(3)  Richtig sind die Antworten 1 und 2:

  • Bei GSM werden FDMA und TDMA genutzt.
  • Im so genannten D–Band (Uplink: 890 – 915 MHz, Downlink: 935 – 960 MHz) gibt es unter Berücksichtigung der Guard–Bänder von je 100 kHz am oberen und unteren Bereichsende in jeder Richtung 124 FDMA–Kanäle zu je 200 kHz.
  • Im E–Band (Uplink: 1710 – 1785 MHz, Downlink: 1805 – 1880 MHz) sind 374 FDMA–Kanäle nutzbar.
  • Mit Zeitmultiplex (TDMA) können in jedem Frequenzband zusätzlich acht Teilnehmer versorgt werden. 
  • Ein TDMA–Rahmen hat die Länge 4.62 ms, so dass für jeden Teilnehmer in diesem zeitlichen Abstand Zeitschlitze von 0.577 ms Dauer zur Verfügung stehen.


(4)  Richtig sind die Antworten 1 und 3:

  • Die in Deutschland eingesetzte  UMTS–Variante  "UMTS Terrestrial Radio Access–Frequency Division Duplex"  (UTRA–FDD) besteht aus je zwölf gepaarten Uplink– und Downlink–Frequenzbändern zu je 5 MHz Bandbreite zwischen 1920 MHz und 1980 MHz  (Uplink)  bzw. zwischen 2110 MHz und 2170 MHz  (Downlink).
  • Es liegt somit stets auch eine FDMA–Komponente vor.  In jedem der 5 MHz–Bänder wird zudem CDMA eingesetzt, so dass in jedem Frequenzband gleichzeitig bis zu 512 Teilnehmer aktiv sein können.


(5)  Richtig ist nur die Antwort 1:

  • Für schnelle Internetanbindungen wird heutzutage üblicherweise DSL  (Digital Subscriber Line)  eingesetzt.
  • Dieses basiert auf OFDM  (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), was eine FDM–Variante ist.
  • Die einzelnen Spektren sind dabei allerdings nicht getrennt, sondern überlappen sich.
  • Aufgrund der Orthogonalität kommt es trotzdem nicht zu gegenseitiger Beeinflussung.