Войти
| Мультиплексирование |
|---|
 |
| Аналоговая модуляция |
| Цепной режим (постоянная полоса пропускания) |
| Статистическое мультиплексирование (переменная полоса пропускания) |
| похожие темы |
|
В области телекоммуникаций, с частотным разделением мультиплексирования ( FDM) представляет собой метод, с помощью которого общая пропускная способность доступна в среде связи разделяется на ряд неперекрывающихся полос частот, каждая из которых используется для выполнения отдельного сигнала. Это позволяет использовать одну среду передачи, такую как кабель или оптическое волокно, для нескольких независимых сигналов. Другое использование - параллельная передача отдельных последовательных битов или сегментов более высокоскоростного сигнала.
Наиболее распространенным примером мультиплексирования с частотным разделением каналов является радио- и телевещание, при котором несколько радиосигналов на разных частотах проходят через эфир одновременно. Другой пример - кабельное телевидение, при котором множество телевизионных каналов транслируются одновременно по одному кабелю. FDM также используется телефонными системами для передачи нескольких телефонных вызовов по магистральным линиям высокой пропускной способности, спутниками связи для передачи нескольких каналов данных по радиолучам восходящей и нисходящей линии связи и широкополосными модемами DSL для передачи больших объемов компьютерных данных по телефонным линиям с витой парой, в том числе много других применений.
Аналогичный метод, называемый мультиплексированием с разделением по длине волны, используется в волоконно-оптической связи, при которой несколько каналов данных передаются по одному оптическому волокну с использованием разных длин волн (частот).
Полоса пропускания канала FDM, переносящего цифровые данные, модулированные квадратурной фазовой манипуляцией QPSK. Множественные отдельные информационные (модулирующие) сигналы, которые отправляются через систему FDM, например видеосигналы телевизионных каналов, которые отправляются через систему кабельного телевидения, называются сигналами основной полосы частот. На стороне источника для каждого частотного канала электронный генератор генерирует несущий сигнал, устойчивую колебательную форму волны на одной частоте, которая служит для «переноса» информации. Несущая намного выше по частоте, чем сигнал основной полосы частот. Сигнал несущей и сигнал основной полосы частот объединяются в схеме модулятора. Модулятор изменяет некоторые аспекты несущего сигнала, такие как его амплитуда, частота или фаза, с сигналом основной полосы частот, « совмещая » данные с несущей.
Результатом модуляции (смешивания) несущей с сигналом основной полосы является генерация подчастот, близких к несущей, на сумме ( f C + f B) и разности ( f C - f B) частот. Информация из модулированного сигнала переносится в боковых полосах с каждой стороны несущей частоты. Следовательно, вся информация, переносимая каналом, находится в узкой полосе частот, сгруппированной вокруг несущей частоты, это называется полосой пропускания канала.
Точно так же дополнительные сигналы основной полосы частот используются для модуляции несущих на других частотах, создавая другие каналы информации. Несущие расположены достаточно далеко друг от друга по частоте, чтобы полосы частот, занимаемые каждым каналом, полосы пропускания отдельных каналов не перекрывались. Все каналы передаются через среду передачи, такую как коаксиальный кабель, оптическое волокно, или по воздуху с помощью радиопередатчика. Пока частоты каналов разнесены достаточно далеко друг от друга, чтобы ни одна из полос пропускания не перекрывалась, отдельные каналы не будут мешать друг другу. Таким образом, доступная полоса пропускания делится на «слоты» или каналы, каждый из которых может нести отдельный модулированный сигнал.
Например, коаксиальный кабель, используемый в системах кабельного телевидения, имеет полосу пропускания около 1000 МГц, но полоса пропускания каждого телевизионного канала составляет всего 6 МГц, поэтому на кабеле есть место для многих каналов (в современных цифровых кабельных системах каждый канал в свою очередь подразделяется на подканалы и может передавать до 10 цифровых телеканалов).
На конечном конце кабеля или волокна или радиоприемника для каждого канала гетеродин вырабатывает сигнал на несущей частоте этого канала, который смешивается с входящим модулированным сигналом. Частоты вычитаются, снова создавая сигнал основной полосы частот для этого канала. Это называется демодуляцией. Результирующий сигнал основной полосы частот фильтруется от других частот и выводится пользователю.
Для междугородных телефонных соединений телефонные компании 20-го века использовали L-несущую и аналогичные системы коаксиального кабеля, несущие тысячи речевых каналов, многократно мультиплексированных банками каналов.
Для более коротких расстояний использовались более дешевые симметричные парные кабели для различных систем, включая Bell System K- и N-Carrier. Эти кабели не допускали такой большой полосы пропускания, поэтому только 12 голосовых каналов ( двойная боковая полоса ), а затем 24 ( одинарная боковая полоса ) были мультиплексированы в четыре провода, по одной паре для каждого направления с ретрансляторами через каждые несколько миль, примерно 10 км. См. 12-канальную несущую систему. К концу 20-го века голосовые схемы FDM стали редкостью. Современные телефонные системы используют цифровую передачу, в которой вместо FDM используется мультиплексирование с временным разделением (TDM).
С конца 20-го века цифровые абонентские линии (DSL) использовали дискретную многотональную (DMT) систему для разделения своего спектра на частотные каналы.
Концепция, соответствующая мультиплексированию с частотным разделением в оптической области, известна как мультиплексирование с разделением по длине волны.
Некогда обычная система FDM, используемая, например, в L-несущей, использует кварцевые фильтры, которые работают в диапазоне 8 МГц, чтобы сформировать группу каналов из 12 каналов с полосой пропускания 48 кГц в диапазоне от 8140 до 8188 кГц путем выбора несущих в диапазоне 8140 до 8184 кГц, выбирая верхнюю боковую полосу, эта группа затем может быть преобразована в стандартный диапазон от 60 до 108 кГц с помощью несущей 8248 кГц. Такие системы используются в DTL (Direct To Line) и DFSG (Прямо сформированная супергруппа).
132 голосовых канала (2SG + 1G) могут быть сформированы с использованием плоскости DTL, модуляция и частотный план приведены на фиг.1 и фиг.2. Использование технологии DTL позволяет формировать максимум 132 голосовых канала, которые могут быть размещены непосредственно на линии. DTL исключает групповое и супергрупповое оборудование.
DFSG может предпринять аналогичные шаги, когда прямое формирование нескольких супергрупп может быть получено на частоте 8 кГц, DFSG также исключает групповое оборудование и может предложить:
И DTL, и DFSG могут соответствовать требованиям системы с низкой плотностью (с использованием DTL) и системы с высокой плотностью (с использованием DFSG). Терминал DFSG аналогичен терминалу DTL, за исключением того, что вместо двух супергрупп объединены многие супергруппы. Мастергруппа из 600 каналов (10 супергрупп) является примером, основанным на DFSG.
FDM также может использоваться для объединения сигналов перед окончательной модуляцией на несущей. В этом случае несущие сигналы называются поднесущими : примером является стереофоническая FM- передача, где поднесущая 38 кГц используется для отделения разностного сигнала левого и правого каналов от центрального левого и правого суммарного канала до частотной модуляции композитный сигнал. Аналоговый телевизионный канал NTSC разделен на поднесущие частоты для видео, цвета и звука. DSL использует разные частоты для голоса и для восходящей и нисходящей передачи данных по одним и тем же проводникам, что также является примером частотного дуплекса.
Если мультиплексирование с частотным разделением каналов используется, чтобы позволить множеству пользователей совместно использовать физический канал связи, это называется множественным доступом с частотным разделением каналов (FDMA).
FDMA является традиционным способом разделения радио сигналов от различных передатчиков.
В 1860-х и 70-х годах несколько изобретателей попытались использовать FDM под названиями акустической телеграфии и гармонической телеграфии. Практический FDM был достигнут только в эпоху электроники. Между тем их усилия привели к элементарному пониманию электроакустической технологии, что привело к изобретению телефона.
