Разделение линий связи (мультиплексирование)

Постановка задачи

Имеется п источников информации (датчиков, абонентов), сигналы от которых необходимо передать п приемникам информации. Самое простое решение: использовать для каждого источника сигнала свою линию связи. Это так называемое пространственное разделение, когда каждому каналу отводится индивидуальная линия связи. На рис. 8.1 приведена такая система.

Рис. 8.1. Многоканальная система с пространственным разделением: Х/-Х, — источник сигнала (датчик, абонент) канала; Tlxi-Tlx, — приемники сигналов каналов; ЛС)-ЛС" — линии связи каналов.

Такая схема имеет смысл, если возможности линии связи по полосе пропускания, времени использования, динамическому диапазону используются полностью. Однако чаще всего возможности линии связи для одного источника информации используются не полностью. Для экономного использования линий связи необходимо организовать возможность использования одной линии связи многими пользователями. Для этого необходимо, чтобы сигнал каждого источника мог попасть к своему приемнику, передаваясь по одной линии связи. Такая процедура носит название разделения линий связи. Так как сигналы от разных источников передаются по одной линии связи, то многоканальную передачу называют также уплотнением (мулы иплексированиисм) линий связи.

Различают следующие методы разделения линий связи: частотное, временное, кодовое, дифференциальное, фазовое, по уровню, по форме, комбинированные. В связи с ограниченными возможностями по числу каналов у дифференциального, фазового, по уровню, по форме мы рассмотрим только фазовое разделение и разделение по форме как наиболее распространенные.

При частотном разделении (FDMA — Frequency Division Multiple Access) для различных каналов отводятся непересекающиеся участки полос частот Д/_ь Д/),…, Д/, в полосе пропускания линии связи (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Распределение каналов по шкале частот при частотном разделении: Спектры сигналов соответствующих каналов должны укладываться в пределы Afk. Полоса пропускания линии связи A Fa = Fe-Fu определяет количество возможных каналов. Дпя уменьшения паразитного влияния каналов друг на друга между полосами частот, отведенных каналу, оставляются незанятые полосы частот. На рис. 8.3 приведена структурная схема многоканальной системы с частотным разделением

Рис. 8.3. Структурная схема многоканальной системы с частотным разделением: Х/+Х, — источники сигналов; Ui (t)+U"(t) — сигналы, которые необходимо передать по линии связи к соответствующим приемникам Пх^Пх,; М — модуляторы; G — генераторы гармонических сигналов с частотами fr-f_n; ЛС — линия связи; ПФ — полосовые фильтры с полосами пропускания AfrAf,;

С — смеситель сигналов; ДМдемодуляторы

Низкочастотные сигналы U_k(t) от источников сигнала (датчиков) Х_к модулируют по амплитуде или частоте высокочастотные сигналы с несущими частотами f, fi, в модуляторах. Сигналы на выходе модуляторов имеют спектры Д/_ь Д/₂, Дположение которых на шкале частот определяется несущими частотами f, fi, а ширина зависит от ширины спектра сигналов датчиков. Полосовые фильтры передающей части ограничивают полосы частот своих каналов. В смесителе все сигналы смешиваются и поступают в линию связи. На приемной стороне сигнал с линии связи поступает на полосовые фильтры, каждый из которых имеет полосу пропускания, равную полосе фильтра на передающей стороне. Сигнал с выхода фильтра демодулируется демодулятором. На выходе демодулятора получаем сигнал U_k, переданный с датчика. Сигнал U_k поступает приемнику.

Большим преимуществом систем с частотным разделением является: возможность одновременной передачи сигналов, относящихся к разным каналам; самая дешевая реализация.

К недостаткам относят:

• 1. Сравнительно большое взаимное влияние каналов из-за перекрытия спектров сигналов, не идеальности полосовых фильтров и наличие паразитных частотных составляющих вследствие перекрестной модуляции.
• 2. Неполное использование каждым пользователем всей полосы пропускания канала.
• 3. Малое число каналов. Для уменьшения межканального влияния справа и слева от полосы пропускания канала отводятся защитные полосы, что увеличивает требующуюся каждому каналу полосу частот.

Такое разделение используется в стандартах NMT (Nordic Mobile.

Telephone) — стандарте Европы на мобильную аналоговую связь.