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Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 58

Wireless Basics – Kanalaufteilung und Spreiztechnologien

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Kanaleinteilung des Frequenzspektrums

Alle Kommunikationssysteme mit RF (Radiofrequenzen) benötigen nur einen kleinen Teil des gesamten RF-Spektrums, um arbeiten zu können. Diese individuellen Segmente werden auch als Kanäle bezeichnet. Um zu einem Zeitpunkt verschiedene Signale senden und empfangen zu können, müssen diese Signale in unterschiedlichen Kanälen untergebracht werden, wie wir dies ja z.B. vom UKW Rundfunk kennen, bei dem ca. 100 verschiedene Sender im Frequenzbereich zwischen 88 und 108 MHz arbeiten – jeder auf einem Kanal, der zusammen mit dem notwendigen Abstand zum nächsten Kanal ca. 200 kHz. breit ist.

Einzelne Kanäle werden durch ihre so genannte Mittenfrequenz charakterisiert, beinhalten aber auch Signale unter- und oberhalb dieser Frequenz und zwar im Rahmen der für diesen Kanal zulässigen Bandbreite. Die Bandbreite für den UKW-Rundfunk beträgt ca. 200 kHz, wenn man ein System aus Sendern und Empfängern baut kann man z.B. die Empfänger so bauen, dass sie in Schritten von 0,2 MHz. durchstimmbar sind.

Theoretisch kann man Kanäle eng zusammenlegen. In der Praxis spielt jedoch der Roll-Off-Faktor eine gewichtige Rolle. Dieser beschreibt die Verformung eines Rechtecksignals bei der Übertragung. Ein gedachter Übertragungskanal hätte ebenfalls ein „rechteckiges“ Format, eben begrenzt durch untere und obere Grenzfrequenz nach links und rechts und minimale sowie maximale Amplitude nach unten und oben.

Der Begriff „Roll Off“ beschreibt eine cosinusförmige Abflachung des rechteckförmigen Spektrums. Der Roll-Off-Faktor liegt zwischen 0 und 1. Der Spektralbereich ist also um maximal 100 Prozent breiter als das Nyquistband, welches sich wiederum zwischen Null und dem Betrag der oberen Grenzfrequenz bewegt.

Die mathematischen Zusammenhänge sind relativ komplex, aber ein Impuls mit einem Roll-Off-Faktor von 1 enthält zusätzliche Impulse zwischen den möglichen Abtastzeitpunkten und wird dadurch relativ unempfindlich gegenüber Störungen, die kein derartiges Profil aufweisen. Praktisch hängt der Roll-Off-Faktor vom Modulationsverfahren ab. QAM-Verfahren können hohe Roll-Off-Faktoren erzeugen. Die wünschenswerte Stabilität des Signals wird allerdings dadurch erkauft, dass das Signal doppelt so „breit“ ist wie der eigentlich nutzbare Frequenzbereich. Aber wir hatten ja ohnehin für die Modulationsverfahren festgestellt, dass sie ggf. doppelte Spektren erzeugen.

Das Roll Off führt insgesamt dazu, dass man die Kanäle auf dem Frequenzband deutlich auseinanderlegen muss, weil sich Signale aus benachbarten Kanälen sonst gegenseitig deutlich stören können.

weiter mit: Mehrfachausnutzung von Frequenzbereichen

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