Frekvences dalīšanas multipleksēšana: blokshēma, darbība un tās lietojumprogrammas

Multipleksēšanas tehnika tika izstrādāta 1870. gadā, tomēr 20. gadsimta beigās; tas kļuva daudz piemērotāks digitālajām telekomunikācijām. Telekomunikācijās Multipleksēšana tehnika tiek izmantota, lai apvienotu un nosūtītu vairākas datu straumes vienā datu nesējā. Tātad multipleksēšanai izmantotā aparatūra ir pazīstama kā multipleksētājs vai MUX, kas apvieno n ievades līnijas, lai izveidotu vienu o/p līniju. Multipleksēšanas metodi plaši izmanto telekomunikācijās, kur vienā vadā tiek pārsūtīti daudzi tālruņa zvani. Multipleksēšana ir iedalīta trīs veidos, piemēram; frekvenču dalījums, viļņa garuma dalījums (WDM) , un laika dalījumu. Pašlaik šīs trīs multipleksēšanas metodes ir kļuvušas par ļoti nozīmīgu telekomunikāciju procesu priekšrocību, un tās ir ļoti uzlabojušas veidu, kā mēs nosūtām un saņemam neatkarīgus signālus pa tālruņa līnijām, AM un FM radio, kā arī optiskajām šķiedrām. Šajā rakstā ir apskatīts viens no multipleksēšanas veidiem, kas pazīstams kā FDM vai frekvences dalīšanas multipleksēšana – darbs un tā pielietojumi.

Kas ir frekvenču dalīšanas multipleksēšana?

Frekvences dalīšanas multipleksēšanas definīcija ir: multipleksēšanas paņēmiens, ko izmanto, lai apvienotu vairāk nekā vienu signālu koplietotā datu nesējā. Šāda veida multipleksēšanā signāli ar dažādām frekvencēm tiek apvienoti vienlaicīgai pārraidei. FDM tiek apvienoti vairāki signāli pārraidīšanai pa kanālu vai vienu sakaru līniju, kur katrs signāls tiek piešķirts citai frekvencei galvenajā kanālā.

Frekvences dalīšanas multipleksēšanas blokshēma

Zemāk ir parādīta frekvences dalīšanas blokshēma, kurā ietilpst raidītājs un uztvērējs. FDM dažādie ziņojumu signāli, piemēram, m1(t), m2(t) un m3(t), tiek modulēti dažādās nesējfrekvencēs, piemēram, fc1, fc2 un fc3. Šādā veidā dažādie modulētie signāli tiek atdalīti viens no otra frekvenču domēnā. Šie modulētie signāli tiek apvienoti, veidojot salikto signālu, kas tiek pārraidīts pa kanālu/pārraides vidi.

Lai izvairītos no traucējumiem starp diviem ziņojuma signāliem, starp šiem diviem signāliem tiek saglabāta arī aizsargjosla. Aizsargjoslu izmanto, lai atdalītu divus plašus frekvenču diapazonus. Tas nodrošina, ka sakaru kanāliem, kas tiek izmantoti vienlaicīgi, nav traucējumu, kas ietekmētu pārraides kvalitātes pazemināšanos.

Kā parādīts iepriekšējā attēlā, ir trīs dažādi ziņojumu signāli, kas tiek modulēti dažādās frekvencēs. Pēc tam tie tiek apvienoti vienā saliktā signālā. Katra signāla nesējfrekvences ir jāizvēlas tā, lai modulētie signāli nepārklātos. Tādējādi katrs modulētais signāls multipleksētajā signālā tiek vienkārši atdalīts viens no otra frekvences domēnā.

Uztvērēja galā tiek izmantoti joslas caurlaides filtri, lai atdalītu katru modulēto signālu no saliktā signāla un demultipleksētu. Pārraidot demultipleksēto signālu caur LPF, ir iespējams atgūt katru ziņojuma signālu. Šāda ir tipiska FDM (Frequency Division Multiplexing) metode.

Kā darbojas frekvenču dalīšanas multipleksēšana?

FDM sistēmā raidītāja galā ir vairāki raidītāji un uztvērēja galā ir vairāki uztvērēji. Starp raidītāju un uztvērēju ir sakaru kanāls. FDM gadījumā raidītāja galā katrs raidītājs pārraida signālu ar atšķirīgu frekvenci. Piemēram, pirmais raidītājs pārraida signālu ar 30 kHz frekvenci, otrais raidītājs pārraida signālu ar 40 kHz frekvenci un trešais raidītājs pārraida signālu ar 50 kHz frekvenci.

Pēc tam šie signāli ar dažādām frekvencēm tiek apvienoti ar ierīci, kas pazīstama kā multiplekseris, kas pārraida multipleksētos signālus pa sakaru kanālu. FDM ir analogā metode, kas ir ļoti populāra multipleksēšanas metode. Uztvērēja galā demultiplekseris tiek izmantots multipleksēto signālu atdalīšanai, pēc tam tas pārraida šos atdalītos signālus uz konkrētiem uztvērējiem.

Tipiskā FDM kopā ir n kanālu, kur n ir vesels skaitlis, kas lielāks par 1. Katrs kanāls nes vienu informācijas bitu un tam ir sava nesējfrekvence. Katra kanāla izvade tiek nosūtīta ar atšķirīgu frekvenci nekā visi pārējie kanāli. Katra kanāla ievade tiek aizkavēta par dt, ko var izmērīt laika vienībās vai ciklos sekundē.

Aizkavi caur katru kanālu var aprēķināt šādi:

dI(t) = I(t) + I(t-dt)/2 − I(t-dt)/2, kur I(t) = 1/T + C1*

I(t) = 1/T + C2*

I(t) = 1/T + C3*

kur T = signāla periods laika vienībās (mūsu gadījumā tas ir nanosekundes). C1, C2 un C3 ir konstantes, kas ir atkarīgas no pārraidītā signāla veida un tā modulācijas shēmas.

Katrs kanāls sastāv no fotonisko kristālu masīva, kas darbojas kā filtri gaismas viļņiem, kas iet caur tiem. Katrs kristāls var izturēt tikai noteiktus gaismas viļņu garumus; citus pilnībā bloķē to struktūra vai atstarojums no blakus esoša kristāla.

FDM katram lietotājam ir jāizmanto papildu uztvērējs, kas var būt dārgs un sarežģīti instalējams mobilajās ierīcēs. Šī problēma ir atrisināta, izmantojot frekvences modulācijas metodes, piemēram, ortogonālā frekvences dalīšanas multipleksēšana (OFDM) . OFDM pārraide samazina nepieciešamo uztvērēju skaitu, piešķirot dažādus apakšnesējus dažādiem lietotājiem vienā nesēja frekvencē.

Tam nepieciešami papildu uztvērēji, jo bāzes stacija un katra mobilā ierīce laika gaitā ir jāsinhronizē. Šajā multipleksēšanā datus nevar nosūtīt sērijveida režīmā, tāpēc dati tiek sūtīti nepārtraukti, tāpēc uztvērējam ir jāgaida, līdz tiek saņemta nākamā pakete, pirms tas var sākt saņemt nākamo. Tam ir nepieciešami īpaši uztvērēji, lai varētu saņemt paketes ar dažādu ātrumu no dažādām bāzes stacijām, pretējā gadījumā tie nevarētu tās pareizi atšifrēt.

FDM sistēmās iesaistīto raidītāju un uztvērēju skaitu sauc par 'raidītāja-uztvērēja pāri' vai saīsināti TRP. Pieejamo TRP skaitu var aprēķināt, izmantojot šādu formulu:

NumberOfTRP = (# raidītāju) (# Saņem punktus) (# antenas)

Piemēram, ja mums ir trīs raidītāji un četri uztveršanas punkti (RP), mums būs deviņi TRP, jo ir trīs raidītāji un četri RP. Lai lietas būtu vienkāršas, pieņemsim, ka katram RP ir RP antena un katram TRP ir divas RP antenas; tas nozīmē, ka mums būs nepieciešami vēl deviņi TRPS:

Šī multipleksēšana var būt vai nu punkts uz punktu vai punkts uz vairākiem punktiem . No punkta līdz punktam režīmā katram lietotājam ir savs īpašs kanāls ar savu raidītāju, uztvērēju un antenu. Šajā gadījumā vienam lietotājam varētu būt vairāk nekā viens raidītājs, un visi lietotāji izmantotu dažādus kanālus. Režīmā no punkta uz vairākpunktu visiem lietotājiem ir viens un tas pats kanāls, bet katra lietotāja raidītājs un uztvērējs ir savienoti ar citu lietotāju raidītājiem un uztvērējiem tajā pašā kanālā.

Frekvences dalīšanas multipleksēšana vs laika dalīšanas multipleksēšana

Atšķirība starp frekvences dalīšanas multipleksēšanu un laika dalīšanas multipleksēšanu ir aplūkota tālāk.

Priekšrocības un trūkumi

The frekvences dalīšanas multipleksīna priekšrocības g ietver sekojošo.

• FDM raidītājam un uztvērējam nav nepieciešama sinhronizācija.
• Tas ir vienkāršāks un tā demodulācija ir vienkārša.
• Tikai viens kanāls iegūs efektu lēnās šaurās joslas dēļ.
• FDM ir piemērojams analogajiem signāliem.
• Vienlaikus var pārraidīt lielu skaitu kanālu.
• Tas nav dārgi.
• Šai multipleksēšanai ir augsta uzticamība.
• Izmantojot šo multipleksēšanu, ir iespējams pārsūtīt multivides datus ar zemu trokšņa līmeni un kropļojumiem, kā arī ar augstu efektivitāti.

The frekvenču dalīšanas multipleksēšanas trūkumi iekļaujiet tālāk norādīto.

• FDM ir pārrunu problēma.
• FDM ir piemērojams tikai tad, ja priekšroka tiek dota dažiem mazāka ātruma kanāliem
• Rodas starpniecības kropļojumi.
• FDM shēma ir sarežģīta.
• Tam nepieciešams lielāks joslas platums.
• Tas nodrošina mazāku caurlaidspēju.
• Salīdzinot ar TDM, FDM nodrošinātais latentums ir lielāks.
• Šai multipleksēšanai nav dinamiskas koordinācijas.
• FDM ir nepieciešams liels skaits filtru un modulatoru.
• Šīs multipleksēšanas kanālu var ietekmēt platjoslas izbalēšana
• FDM nevar izmantot visu kanāla joslas platumu.
• FDM sistēmai ir nepieciešams nesēja signāls.

Lietojumprogrammas

Frekvenču dalīšanas multipleksēšanas pielietojumi ir šādi.

• Agrāk FDM tika izmantots mobilo telefonu sistēmā un harmoniskajā telegrāfijā sakaru sistēma .
• Frekvences dalīšanas multipleksēšanu galvenokārt izmanto radio apraidē.
• FDM tiek izmantots arī televīzijas apraidē.
• Šis multipleksēšanas veids ir piemērojams telefona sistēmā, lai palīdzētu pārsūtīt vairākus tālruņa zvanus pa vienu saiti vai vienu pārraides līniju.
• FDM tiek izmantots a satelītu sakaru sistēma dažādu datu kanālu pārsūtīšanai.
• To izmanto FM pārraides sistēmās vai stereo frekvences modulācijā.
• To izmanto AM radio pārraides sistēmās / amplitūdas modulācijā.
• To izmanto publiskajiem tālruņiem un kabeļtelevīzijas sistēmām.
• To izmanto apraidei.
• To izmanto AM un FM apraidei.
• To izmanto bezvadu tīklos, mobilajos tīklos utt.
• FDM tiek izmantots platjoslas savienojumu sistēmās, kā arī DSL (Digital Subscriber Line) modemos.
• FDM sistēma galvenokārt tiek izmantota multivides datiem, piemēram, audio, video un attēlu pārraidei.

Tādējādi šis ir frekvenču dalīšanas multipleksēšanas pārskats vai FDM. Šī ir multipleksēšanas metode, kas sadala esošo joslas platumu vairākās apakšjoslās, no kurām katra var pārvadāt signālu. Tātad šī multipleksēšana ļauj veikt vienlaicīgu pārraidi virs koplietota saziņas līdzekļa. Šī multipleksēšana ļauj sistēmai pārsūtīt milzīgu datu apjomu vairākos segmentos, kas tiek pārraidīti virs neatkarīgām frekvenču apakšjoslām. Šeit ir jautājums jums, kas ir laika dalīšanas multipleksēšana?