Taajuusjakoinen multipleksointi: lohkokaavio, toiminta ja sen sovellukset

Multipleksointitekniikka kehitettiin vuonna 1870, kuitenkin 1900-luvun lopulla; siitä tuli paljon soveltuvampi digitaaliseen tietoliikenteeseen. Televiestinnässä, Multipleksointi tekniikkaa käytetään useiden tietovirtojen yhdistämiseen ja lähettämiseen yhden median kautta. Joten laitteisto, jota käytetään multipleksoinnissa, tunnetaan multiplekserinä tai MUX:na, joka yhdistää n tulolinjaa tuottaakseen yhden o/p-linjan. Multipleksointimenetelmää käytetään laajalti tietoliikenteessä, jossa useita puheluita siirretään yhden johdon kautta. Multipleksointi luokitellaan kolmeen tyyppiin, kuten; taajuusjako, aallonpituusjako (WDM) , ja aikajako. Tällä hetkellä näistä kolmesta multipleksointitekniikasta on tullut erittäin merkittävä voimavara tietoliikenneprosesseissa, ja ne ovat parantaneet huomattavasti tapaa, jolla lähetämme ja vastaanotamme itsenäisiä signaaleja puhelinlinjojen, AM- ja FM-radion sekä myös optisten kuitujen kautta. Tässä artikkelissa käsitellään yhtä multipleksointityypeistä, jotka tunnetaan nimellä FDM tai taajuusjakoinen multipleksointi – työ ja sen sovellukset.

Mikä on taajuusjakoinen multipleksointi?

Taajuusjakoisen multipleksoinnin määritelmä on: multipleksointitekniikka, jota käytetään yhdistämään useampi kuin yksi signaali jaetun välineen yli. Tämän tyyppisessä multipleksoinnissa eri taajuuksilla olevat signaalit yhdistetään samanaikaista lähetystä varten. FDM:ssä useita signaaleja yhdistetään lähetettäväksi kanavalla tai yksittäisellä viestintälinjalla, jossa jokainen signaali on allokoitu eri taajuudelle pääkanavassa.

Taajuusjakoisen multipleksoinnin lohkokaavio

Alla on esitetty taajuusjaon lohkokaavio, joka sisältää lähettimen ja vastaanottimen. FDM:ssä eri viestisignaalit, kuten m1(t), m2(t) ja m3(t), moduloidaan eri kantoaaltotaajuuksilla, kuten fc1, fc2 ja fc3. Tällä tavalla eri moduloidut signaalit erotetaan toisistaan ​​taajuusalueen sisällä. Nämä moduloidut signaalit yhdistetään muodostamaan komposiittisignaali, joka lähetetään kanavan/lähetysvälineen kautta.

Kahden viestisignaalin välisen häiriön välttämiseksi suojakaista pidetään myös näiden kahden signaalin välissä. Suojakaistaa käytetään erottamaan kaksi laajaa taajuusaluetta. Tämä varmistaa, että samanaikaisesti käytetyt viestintäkanavat eivät koe häiriöitä, jotka vaikuttaisivat lähetysten laadun heikkenemiseen.

Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, on olemassa kolme erilaista viestisignaalia, jotka moduloidaan eri taajuuksilla. Sen jälkeen ne yhdistetään yhdeksi yhdistelmäsignaaliksi. Jokaisen signaalin kantoaaltotaajuudet on valittava siten, että moduloidut signaalit eivät mene päällekkäin. Tällä tavalla jokainen moduloitu signaali multipleksoidussa signaalissa on yksinkertaisesti erotettu toisistaan ​​taajuusalueen sisällä.

Vastaanottimen päässä käytetään kaistanpäästösuodattimia erottamaan jokainen moduloitu signaali komposiittisignaalista ja demultipleksoidaan. Lähettämällä demultipleksoitu signaali LPF:n kautta on mahdollista palauttaa jokainen viestisignaali. Tämä on tyypillinen FDM-menetelmä (Frequency Division Multiplexing).

Kuinka taajuusjakoinen multipleksointi toimii?

FDM-järjestelmässä lähetinpäässä on useita lähettimiä ja vastaanottopäässä useita vastaanottimia. Lähettimen ja vastaanottimen välissä on viestintäkanava. FDM:ssä lähettimen päässä jokainen lähetin lähettää signaalin eri taajuudella. Esimerkiksi ensimmäinen lähetin lähettää signaalin taajuudella 30 kHz, toinen lähetin lähettää signaalin taajuudella 40 kHz ja kolmas lähetin lähettää signaalin taajuudella 50 kHz.

Tämän jälkeen nämä eri taajuuksiset signaalit yhdistetään multiplekserinä tunnetun laitteen kanssa, joka lähettää multipleksoidut signaalit viestintäkanavan kautta. FDM on analoginen menetelmä, joka on erittäin suosittu multipleksointimenetelmä. Vastaanottimen päässä demultiplekseria käytetään erottamaan multipleksoidut signaalit, sitten se lähettää nämä erotetut signaalit tietyille vastaanottimille.

Tyypillisessä FDM:ssä on yhteensä n kanavaa, missä n on kokonaisluku, joka on suurempi kuin 1. Jokainen kanava kuljettaa yhden bitin informaatiota ja sillä on oma kantoaaltotaajuus. Kunkin kanavan lähtö lähetetään eri taajuudella kuin kaikki muut kanavat. Kunkin kanavan tuloa viivästetään määrällä dt, joka voidaan mitata aikayksiköissä tai jaksoissa sekunnissa.

Kunkin kanavan läpi kulkeva viive voidaan laskea seuraavasti:

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

I(t) = 1/T + C2*

I(t) = 1/T + C3*

missä T = signaalin jakso aikayksiköissä (tässä tapauksessa tämä on nanosekuntia). C1, C2 ja C3 ovat vakioita, jotka riippuvat lähetettävän signaalin tyypistä ja sen modulaatiosta.

Jokainen kanava koostuu joukosta fotonikiteitä, jotka toimivat niiden läpi kulkevien valoaaltojen suodattimina. Jokainen kide voi läpäistä vain tietyt valon aallonpituudet; toiset ovat kokonaan rakenteensa tai viereisen kiteen heijastuksen peitossa.

FDM edellyttää lisävastaanottimen käyttöä jokaiselle käyttäjälle, mikä voi olla kallista ja vaikea asentaa mobiililaitteisiin. Tämä ongelma on ratkaistu käyttämällä taajuusmodulaatiotekniikoita, kuten ortogonaalinen taajuusjakoinen multipleksointi (OFDM) . OFDM-lähetys vähentää tarvittavaa vastaanottimien määrää osoittamalla eri alikantoaaltoja eri käyttäjille yhdellä kantoaaltotaajuudella.

Se vaatii lisävastaanottimia, koska tukiasema ja jokainen mobiiliyksikkö on synkronoitava ajan myötä. Tässä multipleksoinnissa dataa ei voida lähettää pursketilassa, joten dataa lähetetään jatkuvasti, jolloin vastaanottajan on odotettava seuraavan paketin vastaanottamista ennen kuin se voi aloittaa seuraavan paketin vastaanottamisen. Se vaatii erityisiä vastaanottimia pystymään vastaanottamaan paketteja eri nopeuksilla eri tukiasemilta, muuten ne eivät pystyisi purkamaan niitä oikein.

FDM-järjestelmissä mukana olevien lähettimien ja vastaanottimien lukumäärää kutsutaan 'lähetin-vastaanotin-pariksi' tai lyhyesti TRP:ksi. Käytettävissä olevien TRP:iden määrä voidaan laskea seuraavalla kaavalla:

NumberOfTRPs = (# lähetintä) (# vastaanota pistettä) (# antennia)

Jos esimerkiksi meillä on kolme lähetintä ja neljä vastaanottopistettä (RP), meillä on yhdeksän TRP:tä, koska lähettimiä on kolme ja RP:tä neljä. Asioiden yksinkertaistamiseksi oletetaan, että jokaisessa RP:ssä on RP-antenni ja jokaisessa TRP:ssä on kaksi RP-antennia; tämä tarkoittaa, että tarvitsemme yhdeksän lisää TRPS:ää:

Tämä multipleksointi voi olla joko pisteestä pisteeseen tai pisteestä monipisteeseen . Point-to-point-tilassa jokaisella käyttäjällä on oma dedikoitu kanava, jossa on oma lähetin, vastaanotin ja antenni. Tässä tapauksessa voi olla useampi kuin yksi lähetin käyttäjää kohden ja kaikki käyttäjät käyttäisivät eri kanavia. Point-to-multipoint -tilassa kaikki käyttäjät jakavat saman kanavan, mutta jokaisen käyttäjän lähetin ja vastaanotin on yhdistetty muiden käyttäjien lähetteisiin ja vastaanottimeen samalla kanavalla.

Taajuusjakokanavointi vs aikajakoinen multipleksointi

Taajuusjakoisen multipleksauksen ja aikajakoisen multipleksauksen välistä eroa käsitellään alla.

Hyödyt ja haitat

The taajuusjakoisen multipleksiinin edut g sisältää seuraavat.

• FDM:n lähetin ja vastaanotin eivät tarvitse synkronointia.
• Se on yksinkertaisempi ja sen demodulointi on helppoa.
• Vain yksi kanava saa vaikutuksen hitaan kapeakaistan takia.
• FDM soveltuu analogisille signaaleille.
• Suuri määrä kanavia voidaan lähettää samanaikaisesti.
• Se ei ole kallista.
• Tällä multipleksoinnilla on korkea luotettavuus.
• Tätä multipleksointia käyttämällä on mahdollista lähettää multimediadataa alhaisella kohinalla ja vääristymällä ja myös korkealla tehokkuudella.

The taajuusjakoisen multipleksoinnin haitat Sisällytä seuraavat.

• FDM:llä on ylikuulumisongelma.
• FDM on sovellettavissa vain, kun muutama hitaampi kanava on suositeltava
• Esiintyy välitysvääristymiä.
• FDM-piiri on monimutkainen.
• Se tarvitsee lisää kaistanleveyttä.
• Se antaa vähemmän läpimenoa.
• TDM:ään verrattuna FDM:n tarjoama latenssi on suurempi.
• Tällä multipleksoinnilla ei ole dynaamista koordinaatiota.
• FDM tarvitsee suuren määrän suodattimia ja modulaattoreita.
• Laajakaistan häipyminen voi vaikuttaa tämän multipleksoinnin kanavaan
• Kanavan koko kaistanleveyttä ei voida käyttää FDM:ssä.
• FDM-järjestelmä vaatii kantoaaltosignaalin.

Sovellukset

Taajuusjakoisen multipleksoinnin sovelluksia ovat seuraavat.

• Aiemmin FDM:ää käytettiin matkapuhelinjärjestelmässä ja harmonisessa lennätyksessä viestintäjärjestelmä .
• Taajuusjakokanavointia käytetään pääasiassa radiolähetyksissä.
• FDM:ää käytetään myös tv-lähetyksissä.
• Tämän tyyppistä multipleksointia voidaan soveltaa puhelinjärjestelmässä useiden puheluiden siirtämiseen yhden linkin tai yhden siirtolinjan kautta.
• FDM:ää käytetään a satelliittiviestintäjärjestelmä erilaisten datakanavien lähettämiseen.
• Sitä käytetään FM-lähetysjärjestelmissä tai stereotaajuusmodulaatiossa.
• Sitä käytetään AM-radiolähetysjärjestelmissä/amplitudimodulaatiossa.
• Sitä käytetään yleisissä puhelimissa ja kaapelitelevisiojärjestelmissä.
• Sitä käytetään lähetyksissä.
• Sitä käytetään AM- ja FM-lähetyksissä.
• Sitä käytetään langattomissa verkoissa, matkapuhelinverkoissa jne.
• FDM:ää käytetään laajakaistayhteysjärjestelmissä ja myös DSL (Digital Subscriber Line) -modeemeissa.
• FDM-järjestelmää käytetään pääasiassa multimediadatan, kuten äänen, videon ja kuvan siirtoon.

Näin tämä on yleiskuvaus taajuusjakoisesta multipleksoinnista tai FDM. Tämä on multipleksointitekniikka, joka jakaa olemassa olevan kaistanleveyden useisiin osakaistoihin, joista jokainen voi kuljettaa signaalin. Joten tämä multipleksointi mahdollistaa samanaikaiset lähetykset jaetun viestintävälineen yläpuolella. Tämä multipleksointi sallii järjestelmän lähettää valtavan määrän dataa useissa segmenteissä, jotka lähetetään itsenäisten taajuusalikaistojen yläpuolella. Tässä on sinulle kysymys, mitä on aikajakomultipleksaus?