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MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA _ FDM. 1. Contenido 1.- Introducción. 2.- Procesos en FDM . 3.- Jerarquía de multiplexación analógica. 4.- Aplicaciones de FDM. 1.- Introducción La tecnología actual incluye medios de gran ancho de banda (BW), como el cable coaxial, la fibra
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MULTIPLEXACIÓNPORDIVISIÓNDE FRECUENCIA _FDM 1
Contenido 1.-Introducción. 2.-ProcesosenFDM. 3.-Jerarquíademultiplexaciónanalógica. 4.-AplicacionesdeFDM.
1.-Introducción Latecnologíaactualincluyemediosdegrananchodebanda(BW),comoelcablecoaxial,lafibra ópticaylasmicroondasterrestreysatelital.Cualquieradeestosmediostieneunacapacidadque sobrepasalasnecesidadesmediasparatransmitirunaseñal. Paraoptimizarlautilizacióndelmediodetransmisión,sehadesarrolladolamultiplexación,quees unconjuntodetécnicasquepermitelatransmisiónsimultaneademúltiplesseñalesatravésdeun únicoenlace. Losdispositivosde entradaenvíansusflujos detransmisiónaunMUX, queloscombinaenun únicoflujo. Elenlaceeselcaminofísico.Elcanalesunaporcióndecaminoque Enelreceptor,elflujose introduceenunDEMUX,que separalosflujoscomponentes ylosdirigeasus correspondientesreceptores. Existentrestécnicas básicasdemultiplexación: FDM,WDMyTDM. llevaunatransmisiónentredosdispositivos. 2
2.-ProcesosenFDM Procesodemultiplexación FDMesunatécnicaanalógicaquesepuedeaplicar cuandoelBWdeunenlaceesmayorquelosBW combinadosdelasseñalesatransmitir. Cadafuentegeneraunaseñalconunrango defrecuenciasimilar.DentrodelMUX,estas señalessimilaressemodulansobre distintasfrecuenciasportadoras(f1,f2yf3). Lasseñalesmoduladasresultantesse combinanenunaúnicaseñalcompuesta queseenvíasobreunenlacequetieneBW suficienteparaacomodarlas. Procesodedemultiplexación ElDEMUXusafiltrosparadescomponer laseñalmultiplexadaenlasseñales componentesquelaconstituyen. Lasseñalesindividualessepasan despuésaundemoduladorquelas separadesusportadorasylaspasaa líneasdesalida. 3
FDM en el dominio de la frecuencia SepuedeconsideraraFDMcomounatécnicademultiplexaciónanalógica;sinembargo,estono significaqueFDMnosepuedautilizarparacombinarfuentesqueenvíanseñalesdigitales.Una señaldigitalsepuedeconvertiraunaseñalanalógicaantesdequeFDMseutilicepara multiplexarlas. 4
Ejemplo1.FDMentelefonía AsumaqueelcanaldevozocupaunBW=4kHz.Senecesitacombinar3canalesdevozenun enlacequetieneunBW=12kHz,entre20y32kHz.Muestrelaconfiguraciónusandoeldominiode lafrecuencia,sinbandasdeguarda. Respuesta.- 1 2 3 Sedesplaza(modula)cada canaldevozaunBW diferente.SeutilizaelBW de20a24kHzparael primero,de24a28kHz paraelsegundoyelde28 a32kHzparaeltercero. Secombinanlasseñales moduladas. Enelreceptor,cadacanal recibelaseñalenteray utilizaunfiltropara separarsupropiaseñal. Elprimeroutilizaunfiltro quepasalasfrecuencias entre20y24kHzy descartalasrestantes,… yasísucesivamente. 4 Cadacanalacontinuacióndesplazala frecuenciaparaquecomienceencero. 5
Ejemplo 2. FDM en radioenlaces Semultiplexancincocanalesderadio,cadauno conunBWde100kHz.¿CuáleselBWdelenlace sisenecesitaunabandadeguardade10kHz entreloscanalesparaevitarinterferencias? Respuesta.- Ejemplo3.FDMenenlacessatelitales Para4canalesdedatos(digitales),cadaunotransmitiendoa1Mbps,seutilizauncanaldesatélite de1MHz.DiseñeunaconfiguraciónapropiadautilizandoFDM. Respuesta.- Elcanaldesatéliteesanalógico.Sedivideen 4canales,cadaunode250kHzdeBW.Cada canaldigitalde1Mbpsesmoduladode formaque4bitssemodulena1Hz.Una soluciónesutilizarlamodulación16-QAM. 6
3.-Jerarquíademultiplexaciónanalógica Paramaximizarlaeficienciadesuinfraestructura,lascompañíastelefónicasmultiplexanlasseñales delíneasconBWpequeñosobrelíneasconmayorBW.ParalíneasanalógicasseutilizaFDM. Unodeestossistemasjerárquicos tradicionalesestáformadopor grupos,supergrupos,mastergrupos yjumbogrupos. Estructuradeungrupo Existieronmuchasvariacionesde estajerarquíaenlaindustriade lastelecomunicaciones.Sin embargo,hansidoreemplazadas porjerarquíasdigitales. 7
4.-AplicacionesdeFDM UnaaplicaciónmuycomúneslaradiodifusiónAMyFM.La radioutilizaelairecomomediodetransmisión. EnradiodifusiónAMyFM Unabandacomprendidaentre530y 1.700kHzseasignaalaradioAM. Cadaestaciónnecesita10kHzdeBW yutilizaunafrecuenciaportadora diferente,loquesignificael desplazamientodesuseñalyla multiplexación. Laseñalqueviajaporelaireesuna combinacióndeseñales.Unreceptor recibetodaslasseñales,perofiltra (mediantelasintonización)sólola quedesea. Unasituaciónsimilarocurre enFM.Sinembargo,FM tieneunabandamásamplia de88a108MHzdebidoa quecadaestaciónnecesita 200kHzdeBW. 8
OtrasaplicacionesdeFDM OtrousocomúndeFDMesladifusióndelatelevisión.CadacanaldeTVtienesupropioancho debandade6MHz. La1GdeteléfonosmóvilesutilizaFDM.Acadausuarioseasigna2canalesde30kHz,unopara enviarvozyelotropararecibir.Laseñaldevoz(BW=3kHz),semodulautilizandoFM,locual resultaenuncanalconunBW=10×3kHz=30KHz.Portanto,cadausuariorecibedelaestación baseunBW=60kHzenunrangodisponiblecadavezqueserealizaunallamada. Ejemplo 4. FDM en telefonía móvil 1G Elsistemadetelefónosmovilesavanzado(AMPS)utiliza2bandas.Laprimerade824a849MHzse utilizaparaelenvío,ylade869a894MHzparalarecepción.CadausuariotieneunBW=30kHzen cadadirección.Lavozde3kHzsemodulautilizandoFM,quecreaunaseñalmoduladade30kHz. ¿Cuántagentepuedeutilizarsusteléfonosmóvilessimultáneamente? Respuesta.-Cadabandaesde25MHz.Sisedivide25MHzentre30KHz,seobtiene833,33.En realidad,labandasedivideen832canales.Deestos,42seutilizanparacontrol,loque significaquesólo790canalesestándisponiblesparalosusuarios. Implementación FDMseimplementafácilmente.Enlaradioolatelevisión,nohaynecesidaddeunMUXoDEMUX físico;siemprequelasestacionestransmitanutilizandodiferentesfrecuenciasportadoras. Entelefoníamóvil,senecesitaunaestaciónbaseparaasignarlafrecuenciaportadoraalusuario. NohaysuficienteBWenunaceldaparaasignarBWacadausuario.Cuandounusuariocuelga,su BWesasignadoaotro.SedenominaFDMA. 9