Frekans Bölmeli Çoğullama : Blok Diyagram, Çalışma ve Uygulamaları

Çoğullama tekniği 1870'de, ancak 20. yüzyılın sonlarında geliştirildi; dijital telekomünikasyon için çok daha uygulanabilir hale geldi. Telekomünikasyonda, çoğullama tekniği, birden fazla veri akışını tek bir ortam üzerinden birleştirmek ve göndermek için kullanılır. Bu nedenle, çoklama için kullanılan donanım, tek bir o/p hattı oluşturmak için n giriş hattını birleştiren bir çoklayıcı veya MUX olarak bilinir. Çoğullama yöntemi, çok sayıda telefon görüşmesinin tek bir kablo üzerinden gerçekleştirildiği telekomünikasyonda yaygın olarak kullanılmaktadır. Çoğullama; frekans bölümü, dalga boyu bölümü (WDM) ve zaman bölümü. Şu anda, bu üç çoğullama tekniği telekomünikasyon süreçlerinde çok önemli bir varlık haline geldi ve telefon hatları, AM & FM radyo ve ayrıca optik fiberler üzerinden bağımsız sinyaller gönderip alma şeklimizi çok geliştirdiler. Bu makale, FDM olarak bilinen çoğullama türlerinden birini veya frekans bölmeli çoğullama – çalışma ve uygulamaları.

Frekans Bölmeli Çoğullama nedir?

Frekans bölmeli çoğullamanın tanımı: paylaşılan bir ortam üzerinde birden fazla sinyali birleştirmek için kullanılan bir çoğullama tekniğidir. Bu tür çoğullamada, eşzamanlı iletim için farklı frekanslara sahip sinyaller birleştirilir. FDM'de, her sinyalin ana kanalda farklı bir frekansa atandığı bir kanal veya tek bir iletişim hattı üzerinden iletim için birden fazla sinyal birleştirilir.

Frekans Bölmeli Çoğullama Blok Diyagramı

Bir verici ve bir alıcı içeren frekans bölmeli blok diyagramı aşağıda gösterilmiştir. FDM'de m1(t), m2(t) & m3(t) gibi farklı mesaj sinyalleri fc1, fc2 & fc3 gibi farklı taşıyıcı frekanslarda modüle edilir. Bu şekilde, farklı modüle edilmiş sinyaller, frekans alanı içinde birbirinden ayrılır. Bu modüle edilmiş sinyaller, kanal/iletim ortamı üzerinden iletilen bileşik sinyali şekillendirmek için bir araya getirilir.

İki mesaj sinyali arasındaki girişimi önlemek için, bu iki sinyal arasında bir koruma bandı da tutulur. İki geniş frekans aralığını ayırmak için bir koruma bandı kullanılır. Bu, aynı anda kullanılan iletişim kanallarının, iletim kalitesinin düşmesine neden olacak parazit yaşamamasını sağlar.

Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, çeşitli frekanslarda modüle edilmiş üç farklı mesaj sinyali vardır. Bundan sonra, tek bir bileşik sinyalde birleştirilirler. Her bir sinyalin taşıyıcı frekansı, modüle edilmiş sinyaller arasında üst üste binme olmayacak şekilde seçilmelidir. Bunun gibi, çoğullanmış sinyal içindeki modüle edilmiş her sinyal, frekans alanı içinde birbirinden basitçe ayrılır.

Alıcı tarafında, modüle edilmiş her sinyali bileşik sinyalden ayırmak ve çoğullamaları çözmek için bant geçiren filtreler kullanılır. Çoğullaması çözülmüş sinyali LPF aracılığıyla ileterek, her mesaj sinyalinin kurtarılması mümkündür. Tipik bir FDM (Frequency Division Multiplexing) yöntemi böyledir.

Frekans Bölmeli Çoğullama Nasıl Çalışır?

FDM sisteminde, verici ucunda birkaç verici bulunur ve alıcı ucunda birkaç alıcı bulunur. Verici ve alıcı arasında iletişim kanalı vardır. FDM'de, verici ucunda, her verici farklı bir frekansta bir sinyal iletir. Örneğin, birinci verici 30 kHz frekanslı bir sinyal iletir, ikinci verici 40 kHz frekanslı bir sinyal iletir ve üçüncü verici 50 kHz frekanslı bir sinyal iletir.

Daha sonra, farklı frekanslardaki bu sinyaller, multiplekslenmiş sinyalleri bir iletişim kanalı üzerinden ileten multiplexer adı verilen bir cihazla birleştirilir. FDM, çok popüler bir çoğullama yöntemi olan analog bir yöntemdir. Alıcı tarafında çoğullama çözücü çoklanmış sinyalleri ayırmak için kullanılır ve daha sonra bu ayrılmış sinyalleri belirli alıcılara iletir.

Tipik bir FDM, n'nin 1'den büyük bir tam sayı olduğu toplam n kanala sahiptir. Her kanal bir bit bilgi taşır ve kendi taşıyıcı frekansına sahiptir. Her kanalın çıkışı, diğer tüm kanallardan farklı bir frekansta gönderilir. Her bir kanala giriş, zaman birimi veya saniye başına döngü olarak ölçülebilen dt miktarı kadar geciktirilir.

Her kanaldan geçen gecikme aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

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

ben(t) = 1/T + C2 *

ben(t) = 1/T + C3 *

burada T = zaman birimi cinsinden sinyal periyodu (bizim durumumuzda bu nanosaniyedir). C1, C2 ve C3, iletilen sinyalin tipine ve modülasyon şemasına bağlı olan sabitlerdir.

Her kanal, içinden geçen ışık dalgaları için filtre görevi gören bir dizi fotonik kristalden oluşur. Her kristal ışığın yalnızca belirli dalga boylarını geçirebilir; diğerleri yapıları gereği veya bitişik bir kristalden yansımaları nedeniyle tamamen engellenir.

FDM, her kullanıcı için ek bir alıcının kullanılmasını gerektirir, bu da pahalı olabilir ve mobil cihazlara kurulumu zor olabilir. Bu problem, aşağıdaki gibi frekans modülasyon teknikleri kullanılarak çözülmüştür: ortogonal frekans bölmeli çoğullama (OFDM) . OFDM iletimi, tek bir taşıyıcı frekansında farklı kullanıcılara farklı alt taşıyıcılar atayarak gerekli alıcı sayısını azaltır.

Baz istasyonu ve her mobil birimin zaman içinde senkronize edilmesi gerektiğinden ek alıcılar gerektirir. Bu çoğullamada veri çoğuşma modunda gönderilemez, bu nedenle veri sürekli olarak gönderilir, böylece alıcının bir sonraki paketi almaya başlamadan önce bir sonraki paket alınana kadar beklemesi gerekir. Farklı baz istasyonlarından farklı oranlarda paket alabilmek için özel alıcılar gerekir, aksi takdirde paketleri doğru şekilde çözemezler.

FDM sistemlerinde yer alan verici ve alıcıların sayısına “verici-alıcı çifti” veya kısaca TRP denir. Kullanılabilir olması gereken TRP sayısı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

NumberOfTRPs = (# Vericiler) (# Puan Al) (# Antenler)

Örneğin, üç vericimiz ve dört alma noktamız (RP'ler) varsa, üç verici ve dört RP olduğu için dokuz TRP'miz olur. İşleri basitleştirmek için, her RP'nin bir RP anteni olduğunu ve her TRP'nin iki RP anteni olduğunu varsayalım; bu, dokuz TRPS'ye daha ihtiyacımız olacağı anlamına gelir:

Bu çoğullama şunlardan biri olabilir: noktadan noktaya veya birden fazla noktaya gelin . Noktadan noktaya modda, her kullanıcının kendi vericisi, alıcısı ve anteni ile kendi atanmış kanalı vardır. Bu durumda, kullanıcı başına birden fazla verici olabilir ve tüm kullanıcılar farklı kanallar kullanır. Noktadan çoklu noktaya modunda, tüm kullanıcılar aynı kanalı paylaşır, ancak her kullanıcının vericisi ve alıcısı aynı kanaldaki diğer kullanıcılarınkilere bağlıdır.

Frekans Bölmeli Çoğullamaya Karşı Zaman Bölmeli Çoğullama

Frekans bölmeli çoklama ile zaman bölmeli çoklama arasındaki fark aşağıda tartışılmaktadır.

Avantajlar ve dezavantajlar

bu frekans bölmeli multipleksinin avantajları g aşağıdakileri ekleyin.

• FDM'nin vericisi ve alıcısı herhangi bir senkronizasyona ihtiyaç duymaz.
• Daha basittir ve demodülasyonu kolaydır.
• Yavaş dar bant nedeniyle yalnızca bir kanal etkili olacaktır.
• FDM, analog sinyaller için geçerlidir.
• Aynı anda çok sayıda kanal iletilebilir.
• Pahalı değil.
• Bu çoğullama yüksek güvenilirliğe sahiptir.
• Bu çoğullamayı kullanarak, multimedya verilerini düşük gürültü ve bozulma ile ve ayrıca yüksek verimlilikle iletmek mümkündür.

bu frekans bölmeli çoğullamanın dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.

• FDM'de çapraz konuşma sorunu var.
• FDM yalnızca birkaç düşük hızlı kanal tercih edildiğinde uygulanabilir
• Aracı distorsiyon meydana gelir.
• FDM devresi karmaşıktır.
• Daha fazla bant genişliğine ihtiyaç duyar.
• Daha az verim sağlar.
• TDM ile karşılaştırıldığında, FDM tarafından sağlanan gecikme daha fazladır.
• Bu çoklamanın dinamik koordinasyonu yoktur.
• FDM çok sayıda filtre ve modülatöre ihtiyaç duyar.
• Bu çoğullamanın kanalı, geniş bant sönümlemesinden etkilenebilir.
• Kanalın tüm bant genişliği FDM'de kullanılamaz.
• FDM sistemi bir taşıyıcı sinyal gerektirir.

Uygulamalar

Frekans bölmeli çoğullamanın uygulamaları aşağıdakileri içerir.

• Daha önce, FDM cep telefonu sisteminde ve harmonik telgrafta kullanılıyordu. iletişim sistemi .
• Frekans bölmeli çoğullama esas olarak radyo yayıncılığında kullanılır.
• FDM, TV yayıncılığında da kullanılmaktadır.
• Bu tür çoğullama, tek bir bağlantı veya tek bir iletim hattı üzerinden birkaç telefon görüşmesinin iletilmesine yardımcı olmak için telefon sisteminde uygulanabilir.
• FDM bir uydu iletişim sistemi Çeşitli veri kanallarını iletmek için.
• FM iletim sistemlerinde veya stereo frekans modülasyonunda kullanılır.
• AM radyo iletim sistemlerinde/Genlik Modülasyonunda kullanılır.
• Ankesörlü telefonlar ve kablo TV sistemleri için kullanılır.
• Yayıncılıkta kullanılır.
• AM ve FM yayınlarında kullanılır.
• Kablosuz ağlarda, hücresel ağlarda vb. kullanılır.
• FDM, geniş bant bağlantı sistemlerinde ve ayrıca DSL (Dijital Abone Hattı) modemlerde kullanılmaktadır.
• FDM sistemi esas olarak ses, video ve görüntü aktarımı gibi multimedya verileri için kullanılır.

Böylece bu Frekans bölmeli çoğullamaya genel bakış veya FDM'dir. Bu, mevcut bant genişliğini her birinin bir sinyal taşıyabileceği birkaç alt banda ayıran bir çoğullama tekniğidir. Dolayısıyla, bu çoğullama, paylaşılan bir iletişim ortamı üzerinde eş zamanlı iletimlere izin verir. Bu çoğullama, sistemin bağımsız frekans alt bantlarının üzerinde iletilen bir dizi segment boyunca büyük miktarda veri iletmesine izin verir. İşte size bir soru, zaman bölmeli çoğullama nedir?