Техниката за мултиплексиране е разработена през 1870 г., но в края на 20 век; той стана много по-приложим за цифровите телекомуникации. В телекомуникациите, Мултиплексиране Техниката се използва за комбиниране и изпращане на множество потоци от данни през една среда. И така, хардуерът, който се използва за мултиплексиране, е известен като мултиплексор или MUX, който обединява n входни линии, за да произведе единична o/p линия. Методът на мултиплексиране се използва широко в телекомуникациите, където многобройни телефонни разговори се пренасят през един проводник. Мултиплексирането се класифицира в три типа като; честотно деление, деление по дължина на вълната (WDM) , и времево разделение. Понастоящем тези три техники за мултиплексиране са се превърнали в много важен актив в телекомуникационните процеси и много са подобрили начина, по който изпращаме и получаваме независими сигнали по телефонни линии, AM и FM радио, а също и оптични влакна. Тази статия обсъжда един от видовете мултиплексиране, известен като FDM или мултиплексиране с честотно разделяне – работа и нейните приложения.

Какво представлява мултиплексирането с честотно разделяне?

Определението за мултиплексиране с честотно разделяне е: техника за мултиплексиране, която се използва за комбиниране на повече от един сигнал в споделена среда. При този тип мултиплексиране сигнали с различни честоти се обединяват за едновременно предаване. При FDM множество сигнали се обединяват за предаване по канал или единична комуникационна линия, където всеки сигнал се разпределя на различна честота в главния канал.

“какво е операционна система android ”

FDM

Блокова диаграма на мултиплексиране с честотно разделяне

Блоковата диаграма с честотно разделяне е показана по-долу, която включва предавател и приемник. В FDM различните сигнали за съобщения като m1(t), m2(t) и m3(t) се модулират на различните носещи честоти като fc1, fc2 и fc3. По този начин различните модулирани сигнали се разделят един от друг в честотната област. Тези модулирани сигнали се обединяват, за да оформят съставния сигнал, който се предава по канала/предавателната среда.

За да се избегнат смущения между двата сигнала за съобщения, между тези два сигнала се поддържа и защитна лента. Защитната лента се използва за разделяне на два широки диапазона от честоти. Това гарантира, че комуникационните канали, които се използват едновременно, не изпитват смущения, които биха повлияли на влошено качество на предаванията.

Блокова диаграма на мултиплексиране с честотно разделяне

Както е показано на фигурата по-горе, има три различни сигнала за съобщения, модулирани на различни честоти. След това те се обединяват в един съставен сигнал. Носещите честоти на всеки сигнал трябва да бъдат избрани така, че да няма припокриване на модулираните сигнали. По този начин всеки модулиран сигнал в мултиплексирания сигнал просто се отделя един от друг в областта на честотата.

В края на приемника се използват лентови филтри за отделяне на всеки модулиран сигнал от съставния сигнал и демултиплексиран. Чрез предаване на демултиплексирания сигнал през LPF е възможно да се възстанови всеки сигнал на съобщение. Ето как е типичният FDM (мултиплексиране с честотно разделяне) метод.

Как работи мултиплексирането с честотно разделяне?

В системата FDM предавателят има няколко предавателя, а приемникът има няколко приемника. Между предавателя и приемника е комуникационният канал. При FDM, в края на предавателя, всеки предавател предава сигнал с различна честота. Например, първият предавател предава сигнал с честота 30 kHz, вторият предавател предава сигнал с честота 40 kHz, а третият предавател предава сигнал с честота 50 kHz.

След това тези сигнали с различни честоти се комбинират с устройство, известно като мултиплексор, което предава мултиплексираните сигнали през комуникационен канал. FDM е аналогов метод, който е много популярен метод за мултиплексиране. В края на приемника де-мултиплексорът се използва за разделяне на мултиплексираните сигнали, след което той предава тези разделени сигнали към конкретните приемници.

Типичният FDM има общо n канала, където n е цяло число, по-голямо от 1. Всеки канал носи един бит информация и има своя собствена носеща честота. Изходът на всеки канал се изпраща на различна честота от всички останали канали. Входът към всеки канал се забавя с количество dt, което може да бъде измерено в единици време или цикли в секунда.

Закъснението през всеки канал може да се изчисли, както следва:

“преобразуване на квадратна вълна в синусова вълна ”

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

I(t) = 1/T + C2 *

I(t) = 1/T + C3 *

където T = период на сигнала в единици време (в нашия случай това са наносекунди). C1, C2 и C3 са константи, които зависят от вида на предавания сигнал и неговата модулационна схема.

Всеки канал се състои от масив от фотонни кристали, които действат като филтри за светлинни вълни, преминаващи през тях. Всеки кристал може да пропуска само определени дължини на вълната на светлината; други са блокирани изцяло от тяхната структура или от отражение от съседен кристал.

FDM изисква използването на допълнителен приемник за всеки потребител, което може да бъде скъпо и трудно за инсталиране в мобилни устройства. Този проблем е решен чрез използване на техники за честотна модулация като напр мултиплексиране с ортогонално честотно разделяне (OFDM) . OFDM предаването намалява необходимия брой приемници чрез присвояване на различни подносители на различни потребители на една носеща честота.

Това изисква допълнителни приемници, тъй като базовата станция и всяка мобилна единица трябва да се синхронизират във времето. При това мултиплексиране данните не могат да се изпращат в пакетен режим, така че данните се изпращат непрекъснато, така че приемникът трябва да изчака получаването на следващия пакет, преди да започне да получава следващия. Изисква специални приемници, за да могат да получават пакети с различни скорости от различни базови станции, в противен случай те не биха могли да ги декодират правилно.

Броят на предавателите и приемниците, включени в FDM системите, се нарича „двойка предавател-приемник“ или накратко TRP. Броят на TRP, които трябва да са налични, може да се изчисли по следната формула:

NumberOfTRPs = (# предаватели) (# точки за получаване) (# антени)

Например, ако имаме три предавателя и четири точки за приемане (RP), ще имаме девет TRP, защото има три предавателя и четири RP. За да опростим нещата, нека приемем, че всеки RP има RP антена и всеки TRP има две RP антени; това означава, че ще имаме нужда от още девет TRPS:

Това мултиплексиране може да бъде и двете точка до точка или точка към много точки . В режим от точка до точка всеки потребител има свой собствен канал със собствен предавател, приемник и антена. В този случай може да има повече от един предавател на потребител и всички потребители ще използват различни канали. В режим от точка до много точки всички потребители споделят един и същ канал, но предавателят и приемникът на всеки потребител са свързани с тези на други потребители на същия канал.

Мултиплексиране с честотно разделяне срещу мултиплексиране с разделяне по време

Разликата между мултиплексирането с честотно разделяне и мултиплексирането с разделяне по време е разгледана по-долу.

“диаграма на атомната електроцентрала ”

Мултиплексиране с честотно разделяне	Времево мултиплексиране
Терминът FDM означава „мултиплексиране с честотно разделяне“.	Терминът TDM означава „мултиплексиране с разделяне по време“.
Това мултиплексиране просто работи само с аналогови сигнали.	Това мултиплексиране просто работи както с аналогови, така и с цифрови сигнали.
Това мултиплексиране има висок конфликт.	Това мултиплексиране има нисък конфликт.
FDM чип/окабеляването е сложно.	TDM чип/кабелите не са сложни.
Това мултиплексиране не е ефективно.	Това мултиплексиране е много ефективно.
При FDM честотата се споделя.	В TDM времето е споделено.
Предпазната лента е задължителна в FDM.	Синхронизиращият импулс в TDM е задължителен.
При FDM всички сигнали с различни честоти работят едновременно.	В TDM всички сигнали с еднаква честота работят по различно време.
FDM има много висок обхват на смущения.	TDM има незначителен или много нисък обхват на смущения.
Схемата на FDM е сложна.	Схемата на TDM е проста.

Предимства и недостатъци

The предимства на мултиплексина с честотно разделяне g включват следното.

Предавателят и приемникът на FDM не се нуждаят от никаква синхронизация.
Той е по-прост и неговата демодулация е лесна.
Само един канал ще има ефект поради бавната тясна лента.
FDM е приложим за аналогови сигнали.
Голям брой канали могат да се предават едновременно.
Не е скъпо.
Това мултиплексиране има висока надеждност.
С помощта на това мултиплексиране е възможно да се предават мултимедийни данни с нисък шум и изкривяване, а също и с висока ефективност.

The недостатъци на мултиплексирането с честотно разделяне включват следното.

FDM има проблем с кръстосани разговори.
FDM е приложим само когато се предпочитат няколко канала с по-ниска скорост
Получава се посредническо изкривяване.
FDM веригата е сложна.
Има нужда от повече честотна лента.
Дава по-малко производителност.
В сравнение с TDM, латентността, предоставена от FDM, е повече.
Това мултиплексиране няма динамична координация.
FDM се нуждае от голям брой филтри и модулатори.
Каналът на това мултиплексиране може да бъде засегнат от широколентов затихване
Пълната честотна лента на канала не може да се използва на FDM.
Системата на FDM изисква носещ сигнал.

Приложения

Приложенията на мултиплексиране с честотно разделяне включват следното.

По-рано FDM се използва в клетъчната телефонна система и хармоничната телеграфия комуникационна система .
Мултиплексирането с честотно разделяне се използва главно в радиоразпръскването.
FDM се използва и при телевизионно излъчване.
Този тип мултиплексиране е приложим в телефонната система за подпомагане на предаването на няколко телефонни повиквания през една връзка или една предавателна линия.
FDM се използва в a сателитна комуникационна система за предаване на различни канали за данни.
Използва се в FM предавателни системи или стереочестотна модулация.
Използва се в AM радиопредавателни системи/амплитудна модулация.
Използва се за обществени телефони и системи за кабелна телевизия.
Използва се в радиоразпръскването.
Използва се в AM и FM излъчване.
Използва се в безжични мрежи, клетъчни мрежи и др.
FDM се използва в системи за широколентова връзка, а също и в DSL (цифрова абонатна линия) модеми.
FDM системата се използва главно за мултимедийни данни като предаване на аудио, видео и изображения.

Така това е преглед на мултиплексирането с честотно разделяне или FDM. Това е техника за мултиплексиране, която разделя съществуващата честотна лента на няколко подленти, където всяка може да носи сигнал. И така, това мултиплексиране позволява едновременни предавания над споделена комуникационна среда. Това мултиплексиране позволява на системата да предава огромно количество данни в редица сегменти, предавани над независими честотни поддиапазони. Ето един въпрос към вас, какво е мултиплексиране с разделяне по време?