La tècnica de multiplexació es va desenvolupar el 1870, però a finals del segle XX; es va fer molt més aplicable a les telecomunicacions digitals. En telecomunicacions, el Multiplexació La tècnica s'utilitza per combinar i enviar múltiples fluxos de dades en un sol mitjà. Per tant, el maquinari que s'utilitza per a la multiplexació es coneix com a multiplexor o MUX que fusiona n línies d'entrada per produir una única línia o/p. El mètode de multiplexació s'utilitza àmpliament en telecomunicacions on nombroses trucades telefòniques es realitzen a través d'un sol cable. La multiplexació es classifica en tres tipus com ara; divisió de freqüència, divisió de longitud d'ona (WDM) , i la divisió del temps. En l'actualitat, aquestes tres tècniques de multiplexació s'han convertit en un actiu molt important en els processos de telecomunicacions i han millorat molt la manera d'enviar i rebre senyals independents a través de línies telefòniques, ràdio AM i FM, i també fibres òptiques. Aquest article tracta sobre un dels tipus de multiplexació coneguts com a FDM o multiplexació per divisió de freqüència - El treball i les seves aplicacions.

Què és la multiplexació per divisió de freqüència?

La definició de multiplexació per divisió de freqüència és: una tècnica de multiplexació que s'utilitza per combinar més d'un senyal en un mitjà compartit. En aquest tipus de multiplexació, els senyals amb diferents freqüències es fusionen per a la transmissió simultània. A FDM, es fusionen diversos senyals per a la transmissió a través d'un canal o una única línia de comunicacions on cada senyal s'assigna a una freqüència diferent al canal principal.

FDM

Diagrama de blocs de multiplexació de divisió de freqüència

A continuació es mostra el diagrama de blocs de divisió de freqüència que inclou un transmissor i un receptor. A FDM, els diferents senyals de missatges com m1(t), m2(t) i m3(t) es modulen a les diferents freqüències portadores com fc1, fc2 i fc3. D'aquesta manera, els diferents senyals modulats es separen entre si dins del domini freqüencial. Aquests senyals modulats es fusionen per donar forma al senyal compost que es transmet a través del canal/mitjà de transmissió.

Per evitar interferències entre els dos senyals de missatge, també es manté una banda de protecció entre aquests dos senyals. Una banda de protecció s'utilitza per separar dos amplis rangs de freqüències. Això garanteix que els canals de comunicació que s'utilitzen simultàniament no experimentin interferències que afectarien la qualitat reduïda de les transmissions.

Diagrama de blocs de multiplexació de divisió de freqüència

Com es mostra a la figura anterior, hi ha tres senyals de missatge diferents que es modulen a diverses freqüències. Després d'això, es fusionen en un sol senyal compost. Les freqüències portadores de cada senyal s'han de triar de manera que no hi hagi solapament de senyals modulats. Així, cada senyal modulat dins del senyal multiplexat està simplement separat entre si dins del domini de la freqüència.

A l'extrem del receptor, s'utilitzen filtres de pas de banda per separar cada senyal modulat del senyal compost i desmultiplexat. Mitjançant la transmissió del senyal demultiplexat a través del LPF, és possible recuperar cada senyal de missatge. Així és un mètode típic de FDM (Frequency Division Multiplexing).

Com funciona la multiplexació per divisió de freqüència?

En el sistema FDM, l'extrem transmissor té diversos transmissors i l'extrem receptor té diversos receptors. Entre l'emissor i el receptor, hi ha el canal de comunicació. En FDM, a l'extrem del transmissor, cada transmissor transmet un senyal amb una freqüència diferent. Per exemple, el primer transmissor transmet un senyal amb una freqüència de 30 kHz, el segon transmissor transmet un senyal amb una freqüència de 40 kHz i el tercer transmissor transmet un senyal amb una freqüència de 50 kHz.

Després d'això, aquests senyals de diferents freqüències es combinen amb un dispositiu conegut com a multiplexor que transmet els senyals multiplexats a través d'un canal de comunicació. FDM és un mètode analògic que és un mètode de multiplexació molt popular. A l'extrem del receptor, el desmultiplexador s'utilitza per separar els senyals multiplexats i després transmet aquests senyals separats als receptors particulars.

Un FDM típic té un total de n canals, on n és un nombre enter superior a 1. Cada canal transporta un bit d'informació i té la seva pròpia freqüència portadora. La sortida de cada canal s'envia a una freqüència diferent de la resta de canals. L'entrada a cada canal es retarda per una quantitat dt, que es pot mesurar en unitats de temps o cicles per segon.

El retard a través de cada canal es pot calcular de la següent manera:

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

I(t) = 1/T + C2 *

I(t) = 1/T + C3 *

on T = període de senyal en unitats de temps (en el nostre cas això són nanosegons). C1, C2 i C3 són constants que depenen del tipus de senyal que es transmet i del seu esquema de modulació.

Cada canal consta d'una matriu de cristalls fotònics que actuen com a filtres per a les ones de llum que els travessen. Cada cristall només pot passar determinades longituds d'ona de llum; d'altres estan bloquejats completament per la seva estructura o per la reflexió d'un cristall adjacent.

FDM requereix l'ús d'un receptor addicional per a cada usuari, que pot ser car i difícil d'instal·lar en dispositius mòbils. Aquest problema s'ha resolt utilitzant tècniques de modulació de freqüència com ara multiplexació per divisió de freqüència ortogonal (OFDM) . La transmissió OFDM redueix el nombre necessari de receptors assignant diferents subportadores a diferents usuaris en una sola freqüència de portadora.

Requereix receptors addicionals perquè l'estació base i cada unitat mòbil s'han de sincronitzar al llarg del temps. En aquesta multiplexació les dades no es poden enviar en mode ràfega, de manera que les dades s'envien contínuament, de manera que el receptor ha d'esperar fins que es rep el següent paquet per poder començar a rebre el següent. Requereix receptors especials per poder rebre paquets a diferents velocitats des de diferents estacions base, en cas contrari no podrien descodificar-los correctament.

El nombre de transmissors i receptors implicats en els sistemes FDM s'anomena 'parell transmissor-receptor' o TRP per abreujar-se. El nombre de TRP que han d'estar disponibles es pot calcular mitjançant la fórmula següent:

NumberOfTRPs = (# transmissors) (# Punts rebuts) (# antenes)

Per exemple, si tenim tres transmissors i quatre punts de recepció (RP), tindrem nou TRP perquè hi ha tres transmissors i quatre RP. Per simplificar les coses, suposem que cada RP té una antena RP i cada TRP té dues antenes RP; això vol dir que necessitarem nou TRPS més:

Aquesta multiplexació pot ser qualsevol punt a punt o punt a multipunt . En el mode punt a punt, cada usuari té el seu propi canal dedicat amb el seu propi transmissor, receptor i antena. En aquest cas, podria haver-hi més d'un transmissor per usuari i tots els usuaris farien servir canals diferents. En el mode punt a multipunt, tots els usuaris comparteixen el mateix canal, però el transmissor i el receptor de cada usuari estan connectats amb els d'altres usuaris del mateix canal.

Multiplexació per divisió de freqüència vs multiplexació per divisió de temps

La diferència entre la multiplexació per divisió de freqüència i la multiplexació per divisió de temps es discuteix a continuació.

Multiplexació per divisió de freqüència	Multiplexació per divisió de temps
El terme FDM significa 'multiplexació per divisió de freqüència'.	El terme TDM significa 'multiplexació per divisió de temps'.
Aquesta multiplexació només funciona amb senyals analògics.	Aquesta multiplexació només funciona amb senyals analògics i digitals.
Aquesta multiplexació té un alt conflicte.	Aquesta multiplexació té poc conflicte.
El xip/cablejat FDM és complex.	El xip/cablejat TDM no és complex.
Aquesta multiplexació no és eficient.	Aquesta multiplexació és molt eficient.
En FDM, la freqüència es comparteix.	A TDM, el temps es comparteix.
La banda de guàrdia és obligatòria en FDM.	El pols de sincronització en TDM és obligatori.
En FDM, tots els senyals amb diferents freqüències funcionen simultàniament.	En TDM, tots els senyals amb la mateixa freqüència operen en diferents moments.
El FDM té un rang d'interferència molt elevat.	El TDM té un rang d'interferència insignificant o molt baix.
El circuit de FDM és complex.	El circuit de TDM és senzill.

Avantatges i inconvenients

El avantatges de la multiplexina per divisió de freqüència g incloure el següent.

El transmissor i receptor de FDM no necessita cap sincronització.
És més senzill i la seva demodulació és fàcil.
Només un canal tindrà efecte a causa de la banda estreta lenta.
FDM és aplicable a senyals analògics.
Es poden transmetre simultàniament un gran nombre de canals.
No és car.
Aquesta multiplexació té una alta fiabilitat.
Amb aquesta multiplexació, és possible transmetre dades multimèdia amb baix soroll i distorsió i també amb una alta eficiència.

El desavantatges de la multiplexació per divisió de freqüència incloure el següent.

FDM té un problema de diafonia.
FDM només s'aplica quan es prefereixen alguns canals de menys velocitat
Es produeix una distorsió d'intermediació.
El circuit FDM és complex.
Necessita més amplada de banda.
Ofereix menys rendiments.
En comparació amb TDM, la latència proporcionada per FDM és més gran.
Aquesta multiplexació no té coordinació dinàmica.
FDM necessita un gran nombre de filtres i moduladors.
El canal d'aquesta multiplexació es pot veure afectat per l'esvaïment de banda ampla
L'ample de banda complet del canal no es pot utilitzar a l'FDM.
El sistema de FDM requereix un senyal portador.

Aplicacions

Les aplicacions de la multiplexació per divisió de freqüència inclouen les següents.

Abans, FDM s'utilitzava en el sistema de telefonia mòbil i en la telegrafia harmònica sistema de comunicació .
La multiplexació per divisió de freqüència s'utilitza principalment en la radiodifusió.
FDM també s'utilitza a les emissions de televisió.
Aquest tipus de multiplexació és aplicable al sistema telefònic per ajudar a transmetre diverses trucades telefòniques a través d'un únic enllaç o línia de transmissió única.
FDM s'utilitza en a sistema de comunicació per satèl·lit per transmetre diferents canals de dades.
S'utilitza en sistemes de transmissió FM o modulació de freqüència estèreo.
S'utilitza en sistemes de transmissió de ràdio AM/modulació d'amplitud.
S'utilitza per a telèfons públics i sistemes de televisió per cable.
S'utilitza en la radiodifusió.
S'utilitza en emissions AM i FM.
S'utilitza en xarxes sense fil, xarxes cel·lulars, etc.
FDM s'utilitza en sistemes de connexió de banda ampla i també en mòdems DSL (Digital Subscriber Line).
El sistema FDM s'utilitza principalment per a dades multimèdia com la transmissió d'àudio, vídeo i imatge.

Així és això una visió general de la multiplexació per divisió de freqüència o FDM. Aquesta és una tècnica de multiplexació que separa l'ample de banda existent en diverses subbandes on cadascuna pot transportar un senyal. Per tant, aquesta multiplexació permet transmissions simultànies per sobre d'un mitjà de comunicació compartit. Aquesta multiplexació permet al sistema transmetre una gran quantitat de dades a través d'un nombre de segments transmesos per sobre de subbandes de freqüència independents. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és la multiplexació per divisió de temps?