tehnici de multiplexare

3. Tehnici de multiplexare

3.1. Introducere3.2. Multiplexarea cu divizare în spaţiu3.3. Multiplexarea cu divizare în frecvenţă3.4. Multiplexarea cu divizare în timp3.5. Multiplexarea cu divizare în cod

COMUNICAŢII NUMERICE 3

Capitolul 3. Tehnici de multiplexare

Multiplexarea

Multiplexarea – mecanism fundamental în sistemele de comunicaţii, dar şi în viaţa de zi cu zi

Multiplexarea permite mai multor utilizatori să utilizeze un mediu fărăinterferenţe, sau cu interferenţe minime

Pentru comunicaţii multiplexarea se poate realiza în 4 dimesiuni:• spaţiu• timp• frecvenţă• cod

Scopul multiplexării este să aloce spaţiu, timp, frecvenţă şi cod pentru fiecare canal de comunicare cu un minim de interferenţa şi utilizare maximă a mediului



Exemplu de multiplexare

O autostradă cu câteva benzi

Mulţi utilizatori (conducători auto) doresc să folosească acelaşi mediu (autostrada) fără interferenţă (accidente)

Acest obiectiv poate fi îndeplinit dacă:• se asigură mai multe linii de trafic separate – multiplexarea cu divizare în

spaţiu• diferiţi conducători auto folosesc acelaşi mediu (linie) la diferite puncte în

timp – multiplexare cu divizare în timp



Multiplexarea cu divizare în spaţiu (1)

Fiecare canal emite într-o altă zonă a spaţiului fără să interfere cu celelalte canale

În figura următoare• pe cele 3 axe sunt reprezentate dimensiunile

• cod, c• timp, t• frecvenţă, f

• spaţiul tridimensional (x, y, z), si, este reprezentat prin cercuri

Canalele k1 la k6 sunt repartizate în cele 6 spaţii separate, s1 – s6

Intervalul liber dintre canale este denumit şi spaţiu de gardă, fiind necesar pentru a evita interferenţele




k1 k2 k3 k4 k5 k6

f

t

c

s1 f

t

c

s2 f

t

c

s3

f

t

c

s4 f

t

c

s5 f

t

c

s6

Interval de gardă




Aplicaţii:• sistemele de telefonie analogică: fiecare abonat are o pereche separată de

fire de cupru pentru conexiunea la centrala locală• transmisia wireless – implică un emiţător separat pentru fiecare canal

fizic cu un spaţiu suficient între emiţătoare• statiile radio FM – banda de transmisie este limitată la o anumită regiune

– multe staţii radio de pe mapamond pot utiliza aceeaşi frecvenţă farăinterferenţe dacă sunt situate la distanţe suficient de mari

Dezavantaje:• risipă de spaţiu• nu permite ca două sau mai multe canale să utilizeze acelaşi spaţiu (de ex.

mai multe staţii radio vor să transmită în acelaşi oraş) => necesitatea utilizării altor tehnici de multiplexare



Multiplexarea cu divizare în frecvenţă (1)Multiplexarea cu divizare în frecvenţă subdivide dimensiunea frecvenţă în câteva benzi de frecvenţă care nu se suprapun

Fiecărui canal ki îi este alocată propria bandă de frecvenţăEmiţătoarele ce folosesc o anumită bandă de frecvenţă, o pot folosi tot timpul

Spaţiul de gardă în frecvenţă este necesar pentru a evita suprapunerile de bandă

k1 k2 k3 k4 k5 k6

f

t

c



Multiplexarea cu divizare în frecvenţă (2)

Aceasta metodă este folosită de staţiile radio din aceeaşi regiune, unde fiecare staţie are propria frecvenţăAvantaj:• Este o metodă de multiplexare simplă care nu necesită o coordonare

complexă între transmiţător şi receptor (receptorul trebuie doar să se acordeze pe frecvenţa transmiţătorului)

Dezavantaje:• alocarea unei benzi separate pentru fiecare comunicaţie posibilă ar fi o

risipă imensă de resurse de frecvenţă în cazul comunicaţiilor mobile• în timp ce o staţie radio transmite 24h pe zi, comunicaţiile mobile au

loc în general doar pentru câteva minute• alocarea fixă a unei frecvenţe unui emiţător face metoda foarte inflexibilăşi limitează numărul de emiţătoare



Multiplexarea cu divizare în timp (1)Fiecărui canal ki îi este alocată toată banda, pentru un anumit interval de timpToate emiţătoarele folosesc aceleaşi resurse de frecvenţă, dar la momente diferite de timpSpaţiul de gardă (în acest caz goluri de timp) trebuie să separe diferitele perioade când emiţătoarele folosesc mediul

k1 k2 k3 k4 k5 k6

f

t

c



Multiplexarea cu divizare în timp (2)

Avantaj:• este o metodă mult mai flexibilă pentru comunicaţiile mobile

• se pot aloca mai multe sau mai puţine intervale de timp pentru unemiţător în funcţie de încărcare

Dezavantaje:• interferenţa co-canal – două transmisii se suprapun în timp• evitarea interferenţei co-canal necesită o sincronizare precisă între

emiţătoare• toate emiţătoarele au nevoie de un tact precis sau • trebuie găsită o cale de a transmite un semnal de sincronizare la toate

emiţătoarele• acordarea unui receptor la un emiţător, nu presupune doar ajustarea

frecvenţei dar şi ascultarea la un moment de timp exect



Multiplexarea cu divizare în frecvenţă şi timp (1)

Multiplexarea cu divizare în frecvenţă şi în timp pot fi combinateUn canal ki poate folosi o anumită bandă de frecvenţă pentru un anumit interval de timp Spaţiile de gardă sunt necesare în ambele dimensiuni (frecvenţă şi timp)GSM foloseşte această combinaţiepentru transmisia între telefoanelemobile şi staţiile de bază



Multiplexarea cu divizare în frecvenţă şi timp (2)

Avantaje:• este o metodămai robustă împotriva interferenţelor selective (interferenţe ce apar

doar într-o bandămicăde frecvenţă)• oferă şi o protecţie (slabă) împotriva interceptărilor nedorite (pentru a putea asculta

un canal trebuie cunoscută secvenţa de frecvenţe a emiţătorului)• dacă frecvenţa se schimbă destul de rapid, perioadele de interferenţă vor fi foarte de

mici (în funcţie de codarea datelor, receptorul poate recupera datele originale)

Dezavantaj:• necesită coordonare între emiţătore• trebuie controlate atât secvenţa de frecvenţe cât şi momentele de timp în care se

modifică frecvenţa• două emiţătoare interferă atunci când selectează aceaeşi frecvenţă în acelaşi timp



Multiplexarea cu divizare în cod (1)Multiplexarea cu divizare în cod este o metodă relativ nouă în sistemele de comunicare comercialePrima dată a fost folosit în aplicaţiile militareÎn prezent este folosită în multe transmisii wireless civileCanalele ki folosesc pentru transmisie aceeaşi frecvenţă la acelaşi moment de timpSepararea se realizează prin alocarea fiecarui canal a unui codSpaţiile de gardă se realizează prin folosirea codurilor cu cu distanţa necesară în spaţiul cod (coduri ortogonale)

k1 k2 k3

k4

k5

k6

f

t

c



Multiplexarea cu divizare în cod (2)Exemplu:• o petrecere cu mulţi participanţi din diferite ţări care stabilesc canale de

comunicare• participanţii vorbesc între ei folosind aceaşi bandă defrecvenţă în acelaşi

interval de timp• dacă toţi vorbesc aceaşi limbă, este necesară multiplexarea spaţială pentru

a se putea comunica• dacă se utilizează coduri diferite (limbi diferite) un participant se poate

acorda pe o anumită limbă şi separa clar comunicaţia în această limbă de alte limbi

Prin folosirea unui cod secret (limba) se poate stabili un canal sigur într-un mediu ostilDacă cineva prea aproape de receptor vorbeşte foarte tare limba nu contează; receptorul nu mai poate asculta alte persoane



Multiplexarea cu divizare în cod (3)

Spaţiile de gardă sunt importante – codurile trebuie să fie suficient de ‘ortogonale’ (diferite) pentru a separa canalele de comunicaţieTrebuie să fie alocate coduri diferite pentru fiecare canal, dar spaţiul de coduri este uriaş în comparaţie cu spaţiul de frecvenţăAlocarea unui cod individual fiecărui transmiţător nu cauzează probleme

Avantaje:• protecţie bună împotriva interferenţelor• implementează şi un nivel de securitate – dacă codul nu este cunoscut,

semnalele pot fi recepţionate, dar nu pot fi folosite



Multiplexarea cu divizare în cod (4)

Dezavantaje:• complexitatea receptorului (trebuie să ştie codul şi trebuie să separe

canalul de date de zgomotul compus din alte semnale)• receptorul trebuie să fie sincronizat precis cu transmiţătorul pentru a

aplica decodarea corectă• toate semnalele ar trebui să ajungă la receptor cu putere egală, altfel unele

le-ar putea acoperi pe altele => necesită control precis al puterii

tehnici de multiplexare

Documents

Transcript of tehnici de multiplexare