Die Multiplexing-Technik wurde 1870 entwickelt, jedoch im späten 20. Jahrhundert; es wurde für die digitale Telekommunikation viel anwendbarer. In der Telekommunikation ist die Multiplexing Technik wird verwendet, um mehrere Datenströme zu kombinieren und über ein einziges Medium zu senden. Daher ist die zum Multiplexen verwendete Hardware als Multiplexer oder MUX bekannt, der n Eingangsleitungen zusammenführt, um eine einzelne o/p-Leitung zu erzeugen. Das Multiplexverfahren wird in großem Umfang in der Telekommunikation verwendet, wo zahlreiche Telefonanrufe über eine einzige Leitung übertragen werden. Multiplexing wird in drei Typen eingeteilt, wie z. Frequenzteilung, Wellenlängenteilung (WDM) , und Zeitteilung. Gegenwärtig sind diese drei Multiplexing-Techniken zu einem sehr wichtigen Vorteil in Telekommunikationsprozessen geworden und haben die Art und Weise, wie wir unabhängige Signale über Telefonleitungen, AM- und FM-Radio sowie Glasfasern senden und empfangen, erheblich verbessert. Dieser Artikel beschreibt eine der Multiplex-Arten, die als FDM oder bekannt sind Frequenzmultiplex – Arbeiten & seine Anwendungen.

Was ist Frequency Division Multiplexing?

Frequenzmultiplex-Definition ist: eine Multiplex-Technik, die verwendet wird, um mehr als ein Signal über ein gemeinsames Medium zu kombinieren. Bei dieser Art des Multiplexings werden Signale mit unterschiedlichen Frequenzen zur gleichzeitigen Übertragung zusammengeführt. Bei FDM werden mehrere Signale zur Übertragung über einen Kanal oder eine einzelne Kommunikationsleitung zusammengeführt, wobei jedem Signal eine andere Frequenz im Hauptkanal zugewiesen wird.

FDM

Frequenzmultiplex-Blockdiagramm

Das Frequenzteilungsblockdiagramm ist unten gezeigt, das einen Sender und einen Empfänger enthält. Bei FDM werden die unterschiedlichen Nachrichtensignale wie m1(t), m2(t) & m3(t) mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen wie fc1, fc2 & fc3 moduliert. Auf diese Weise werden die verschiedenen modulierten Signale innerhalb des Frequenzbereichs voneinander getrennt. Diese modulierten Signale werden zusammengeführt, um das zusammengesetzte Signal zu formen, das über den Kanal/das Übertragungsmedium übertragen wird.

Um Interferenzen zwischen den beiden Nachrichtensignalen zu vermeiden, wird auch ein Schutzband zwischen diesen beiden Signalen gehalten. Ein Schutzband wird verwendet, um zwei große Frequenzbereiche zu trennen. Dadurch wird sichergestellt, dass gleichzeitig verwendete Kommunikationskanäle keine Interferenzen erfahren, die sich auf eine verringerte Übertragungsqualität auswirken würden.

Frequenzmultiplex-Blockdiagramm

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, gibt es drei verschiedene Nachrichtensignale, die mit verschiedenen Frequenzen moduliert werden. Danach werden sie zu einem einzigen zusammengesetzten Signal zusammengeführt. Die Trägerfrequenzen jedes Signals müssen so gewählt werden, dass es zu keiner Überlagerung modulierter Signale kommt. Auf diese Weise wird jedes modulierte Signal innerhalb des gemultiplexten Signals innerhalb des Frequenzbereichs einfach voneinander getrennt.

Auf der Empfängerseite werden Bandpassfilter verwendet, um jedes modulierte Signal von dem zusammengesetzten Signal zu trennen und zu demultiplexen. Durch Übertragen des demultiplexierten Signals durch das LPF ist es erreichbar, jedes Nachrichtensignal wiederherzustellen. So sieht ein typisches FDM-Verfahren (Frequency Division Multiplexing) aus.

Wie funktioniert Frequency Division Multiplexing?

Beim FDM-System hat das Senderende mehrere Sender und das Empfängerende mehrere Empfänger. Zwischen Sender und Empfänger befindet sich der Kommunikationskanal. Bei FDM sendet senderseitig jeder Sender ein Signal mit einer anderen Frequenz. Beispielsweise sendet der erste Sender ein Signal mit einer Frequenz von 30 kHz, der zweite Sender ein Signal mit einer Frequenz von 40 kHz und der dritte Sender ein Signal mit einer Frequenz von 50 kHz.

Danach werden diese Signale mit unterschiedlichen Frequenzen mit einem als Multiplexer bezeichneten Gerät kombiniert, das die gemultiplexten Signale über einen Kommunikationskanal überträgt. FDM ist ein analoges Verfahren, das ein sehr beliebtes Multiplexverfahren ist. Am Empfängerende wird ein Demultiplexer verwendet, um die gemultiplexten Signale zu trennen, dann überträgt er diese getrennten Signale an die jeweiligen Empfänger.

Ein typisches FDM hat insgesamt n Kanäle, wobei n eine ganze Zahl größer als 1 ist. Jeder Kanal trägt ein Informationsbit und hat seine eigene Trägerfrequenz. Die Ausgabe jedes Kanals wird mit einer anderen Frequenz als alle anderen Kanäle gesendet. Die Eingabe in jeden Kanal wird um einen Betrag dt verzögert, der in Zeiteinheiten oder Zyklen pro Sekunde gemessen werden kann.

Die Verzögerung durch jeden Kanal kann wie folgt berechnet werden:

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

I(t) = 1/T + C2 *

I(t) = 1/T + C3 *

wobei T = Signaldauer in Zeiteinheiten (in unserem Fall Nanosekunden). C1, C2 und C3 sind Konstanten, die von der Art des übertragenen Signals und seinem Modulationsschema abhängen.

Jeder Kanal besteht aus einer Anordnung von photonischen Kristallen, die als Filter für Lichtwellen fungieren, die sie passieren. Jeder Kristall kann nur bestimmte Lichtwellenlängen durchlassen; andere werden durch ihre Struktur oder durch Reflexion an einem benachbarten Kristall vollständig ausgeblendet.

FDM erfordert die Verwendung eines zusätzlichen Empfängers für jeden Benutzer, was teuer und schwierig in mobilen Geräten zu installieren sein kann. Dieses Problem wurde durch Verwendung von Frequenzmodulationstechniken wie z orthogonales Frequenzmultiplexing (OFDM) . Die OFDM-Übertragung reduziert die erforderliche Anzahl von Empfängern, indem verschiedenen Benutzern auf einer einzigen Trägerfrequenz unterschiedliche Unterträger zugewiesen werden.

Es erfordert zusätzliche Empfänger, weil die Basisstation und jede mobile Einheit über die Zeit synchronisiert werden müssen. Bei diesem Multiplexing können Daten nicht im Burst-Modus gesendet werden, sodass die Daten kontinuierlich gesendet werden, sodass der Empfänger warten muss, bis das nächste Paket empfangen wird, bevor er mit dem Empfang des nächsten beginnen kann. Es erfordert, dass spezielle Empfänger Pakete mit unterschiedlichen Raten von verschiedenen Basisstationen empfangen können, da sie sie sonst nicht korrekt dekodieren könnten.

Die Anzahl der an FDM-Systemen beteiligten Sender und Empfänger wird als „Sender-Empfänger-Paar“ oder kurz TRP bezeichnet. Die Anzahl der verfügbaren TRPs kann anhand der folgenden Formel berechnet werden:

NumberOfTRPs = (# Sender) (# erhaltene Punkte) (# Antennen)

Wenn wir beispielsweise drei Sender und vier Empfangspunkte (RPs) haben, haben wir neun TRPs, weil es drei Sender und vier RPs gibt. Nehmen wir der Einfachheit halber an, dass jeder RP eine RP-Antenne und jeder TRP zwei RP-Antennen hat; das bedeutet, dass wir neun weitere TRPS benötigen:

Dieses Multiplexen kann beides sein Punkt zu Punkt oder Punkt zu Mehrpunkt . Im Punkt-zu-Punkt-Modus hat jeder Benutzer seinen eigenen dedizierten Kanal mit seinem eigenen Sender, Empfänger und Antenne. In diesem Fall könnte es mehr als einen Sender pro Benutzer geben und alle Benutzer würden unterschiedliche Kanäle verwenden. Im Punkt-zu-Multipunkt-Modus teilen sich alle Benutzer denselben Kanal, aber Sender und Empfänger jedes Benutzers sind mit denen anderer Benutzer auf demselben Kanal verbunden.

Frequency Division Multiplexing Vs Time Division Multiplexing

Der Unterschied zwischen Frequenzmultiplex und Zeitmultiplex wird unten diskutiert.

Frequency Division Multiplexing	Zeitmultiplexverfahren
Der Begriff FDM steht für „Frequency Division Multiplexing“.	Der Begriff TDM steht für „Time Division Multiplexing“.
Dieses Multiplexen funktioniert einfach nur mit analogen Signalen.	Dieses Multiplexing funktioniert einfach sowohl mit analogen als auch mit digitalen Signalen.
Dieses Multiplexen hat einen hohen Konflikt.	Dieses Multiplexen ist konfliktarm.
FDM-Chip/Verdrahtung ist komplex.	TDM-Chip/Verkabelung ist nicht komplex.
Dieses Multiplexen ist nicht effizient.	Dieses Multiplexen ist sehr effizient.
Bei FDM wird die Frequenz geteilt.	Bei TDM wird die Zeit geteilt.
Das Schutzband ist bei FDM obligatorisch.	Der Synchronisationsimpuls in TDM ist obligatorisch.
Bei FDM arbeiten alle Signale mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig.	Bei TDM arbeiten alle Signale mit gleicher Frequenz zu unterschiedlichen Zeiten.
Das FDM hat eine sehr hohe Störreichweite.	Das TDM hat einen vernachlässigbaren oder sehr geringen Störbereich.
Die Schaltung von FDM ist komplex.	Die Schaltung von TDM ist einfach.

Vorteile und Nachteile

Die Vorteile von Frequenzmultiplex g gehören die folgenden.

“Arten von Aufzügen in Gebäuden ”

Der Sender und Empfänger von FDM benötigt keine Synchronisation.
Es ist einfacher und seine Demodulation ist einfach.
Aufgrund des langsamen Schmalbandes wird nur ein Kanal wirksam.
FDM ist für analoge Signale anwendbar.
Eine große Anzahl von Kanälen kann gleichzeitig übertragen werden.
Es ist nicht teuer.
Dieses Multiplexen hat eine hohe Zuverlässigkeit.
Durch dieses Multiplexing ist es möglich, Multimediadaten rausch- und verzerrungsarm sowie mit hoher Effizienz zu übertragen.

Die Nachteile des Frequenzmultiplexverfahrens füge folgendes hinzu.

FDM hat ein Übersprechproblem.
FDM ist nur anwendbar, wenn einige weniger schnelle Kanäle bevorzugt werden
Zwischenverzerrung tritt auf.
Die FDM-Schaltung ist komplex.
Es braucht mehr Bandbreite.
Es gibt weniger Durchsätze.
Im Vergleich zu TDM ist die von FDM bereitgestellte Latenz höher.
Dieses Multiplexing hat keine dynamische Koordination.
FDM benötigt eine große Anzahl von Filtern und Modulatoren.
Der Kanal dieses Multiplexing kann durch Breitbandfading beeinträchtigt werden
Auf dem FDM kann nicht die komplette Bandbreite des Kanals genutzt werden.
Das System von FDM erfordert ein Trägersignal.

Anwendungen

Die Anwendungen des Frequenzmultiplexens umfassen die folgenden.

Früher wurde FDM im zellularen Telefonsystem und in der harmonischen Telegrafie verwendet Kommunikationssystem .
Frequenzmultiplex wird hauptsächlich im Hörfunk verwendet.
FDM wird auch im Fernsehen verwendet.
Diese Art des Multiplexens ist im Telefonsystem anwendbar, um beim Übertragen mehrerer Telefonanrufe über eine einzige Verbindung oder eine einzige Übertragungsleitung zu helfen.
FDM wird in einem verwendet Satellitenkommunikationssystem zur Übertragung verschiedener Datenkanäle.
Es wird in FM-Übertragungssystemen oder Stereofrequenzmodulation verwendet.
Es wird in AM-Funkübertragungssystemen/Amplitudenmodulation verwendet.
Es wird für öffentliche Telefone und Kabelfernsehsysteme verwendet.
Es wird im Rundfunk verwendet.
Es wird im AM- und FM-Rundfunk verwendet.
Es wird in drahtlosen Netzwerken, Mobilfunknetzen usw. verwendet.
FDM wird in Breitbandverbindungssystemen und auch in DSL-Modems (Digital Subscriber Line) verwendet.
Das FDM-System wird hauptsächlich für Multimediadaten wie Audio-, Video- und Bildübertragung verwendet.

So ist das einen Überblick über das Frequenzmultiplexing oder FDM. Dies ist eine Multiplextechnik, die die vorhandene Bandbreite in mehrere Teilbänder aufteilt, von denen jedes ein Signal übertragen kann. Dieses Multiplexen ermöglicht also gleichzeitige Übertragungen über ein gemeinsam genutztes Kommunikationsmedium. Dieses Multiplexen ermöglicht es dem System, eine riesige Datenmenge über eine Anzahl von Segmenten zu übertragen, die über unabhängige Frequenzunterbänder übertragen werden. Hier ist eine Frage an Sie: Was ist Zeitmultiplex?