إرسال متعدد مقسم حسب التردد

تقنيات الإرسال المتعدد المتقابل
نسق الدارة (ثابت السعة)
TDM • FDM • WDM الإرسال المتعدد للاستقطاب إرسال متعدد حيزي (MIMO)
إرسال متعدد متقابل إحصائي (متغير السعة)
نسق حزمي البيانات • Dynamic TDM FHSS • DSSS • OFDMA
المواضيع ذات الصلة
طرق الولوج القنوي ضبط ولوج الوسائط (MAC)

في الاتصالات ، يعد الإرسال المتعدد بتقسيم التردد frequency-division multiplexing (FDM) تقنية يتم من خلالها تقسيم عرض النطاق الترددي المتوفر في وسيلة الاتصال إلى سلسلة من نطاقات التردد غير المتداخلة ، يتم استخدام كل منها لنقل إشارة منفصلة. يسمح ذلك بمشاركة وسيط إرسال واحد مثل الكبل أو الألياف الضوئية بواسطة إشارات مستقلة متعددة. استخدام آخر هو حمل بتات أو مقاطع تسلسلية منفصلة لإشارة ذات معدل أعلى في اتصال موازي.

إن المثال الأكثر طبيعية لتعدد الإرسال بتقسيم التردد هو الراديو و البث التلفزيوني ، حيث تمر إشارات راديو متعددة بترددات مختلفة عبر الهواء في نفس الوقت. مثال آخر هو تلفزيون الكابل ، حيث يتم نقل العديد من القنوات التلفزيونية في وقت واحد على كابل واحد. كما تستخدم أنظمة الهاتف FDM لإرسال مكالمات هاتفية متعددة من خلال خطوط الاتصال عالية السعة ، سواتل الاتصالات لإرسال قنوات متعددة من البيانات على حزم الراديو للوصلة الصاعدة والهابطة ، و مودم DSL ذو النطاق العريض لإرسال كميات كبيرة بيانات الكمبيوتر من خلال خطوط الهاتف ذات الأزواج المجدولة، من بين العديد من الاستخدامات الأخرى.

يتم استخدام تقنية مماثلة تسمى مضاعفة تقسيم الطول الموجي في اتصالات الألياف الضوئية ، حيث يتم إرسال قنوات بيانات متعددة عبر ليف بصري واحد باستخدام أطوال موجية مختلفة (الترددات ) من الضوء.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 كيفية العمل

نطاق تمرير قناة FDM التي تحمل بيانات رقمية ، مشكّلة بواسطة QPSK مفاتيح إزاحة الطور التربيعية.

تُسمى إشارات المعلومات المنفصلة المتعددة (التشكيل) التي يتم إرسالها عبر نظام FDM ، مثل إشارات الفيديو لقنوات التلفزيون التي يتم إرسالها عبر نظام تلفزيون الكابل ، بإشارات النطاق الأساسي. في نهاية المصدر ، لكل قناة تردد ، يولد مذبذب إلكتروني إشارة " حاملة"، وهي شكل موجة متذبذبة ثابتة عند تردد واحد يعمل على" حمل المعلومات. يكون تردد الموجة الحاملة أعلى بكثير من إشارة النطاق الأساسي. يتم دمج إشارة الموجة الحاملة وإشارة النطاق الأساسي في دارة مُعدِّل. يقوم المُغيِّر بتغيير بعض جوانب إشارة الموجة الحاملة ، مثل السعة ، التردد ، أو الطور ، مع إشارة النطاق الأساسي ، "piggybacking" على البيانات الموجودة على الموجة الحاملة.

نتيجة تعديل (مزج) الموجة الحاملة مع إشارة النطاق الأساسي هي توليد ترددات فرعية بالقرب من تردد الموجة ، في المجموع (f_C + f_B) والاختلاف (f_C − f_B) من الترددات. يتم نقل المعلومات من الإشارة المشكّلة في نطاق جانبي على كل جانب من تردد الموجة الحاملة. لذلك ، فإن جميع المعلومات التي تحملها القناة موجودة في نطاق ضيق من الترددات متجمعة حول تردد الموجة الحاملة ، وهذا ما يسمى نطاق التمرير للقناة.

وبالمثل ، تُستخدم إشارات نطاق أساسي إضافية لتعديل الموجات الحاملة بترددات أخرى ، وإنشاء قنوات معلومات أخرى. تتفاوت المسافات بين الموجات الحاملة بشكل متباعد بما يكفي بحيث لا يتداخل نطاق الترددات الذي تشغله كل قناة ، ونطاقات تمرير القنوات المنفصلة. يتم إرسال جميع القنوات عبر وسيط الإرسال ، مثل الكبل المحوري أو الألياف الضوئية أو عبر الهواء باستخدام جهاز إرسال لاسلكي. طالما أن ترددات القناة متباعدة بما يكفي بحيث لا تتداخل أي من نطاقات المرور ، فلن تتداخل القنوات المنفصلة مع بعضها البعض. وهكذا ينقسم عرض النطاق المتاح إلى "فتحات" أو قنوات ، يمكن لكل منها أن يحمل إشارة مُعدَّلة منفصلة.

على سبيل المثال ، يحتوي الكبل المحوري الذي تستخدمه أنظمة التلفزيون الكبلي على عرض نطاق يبلغ حوالي 1000 MHz ، ولكن نطاق تمرير كل قناة تلفزيونية بعرض 6 MHz فقط ، لذلك هناك مساحة للعديد القنوات على الكابل (في أنظمة الكبل الرقمي الحديثة تنقسم كل قناة بدورها إلى قنوات فرعية ويمكنها حمل ما يصل إلى 10 قنوات تلفزيونية رقمية).

في نهاية الوجهة للكابل أو الألياف ، أو جهاز استقبال الراديو ، لكل قناة ينتج المذبذب المحلي إشارة عند تردد الموجة الحاملة لتلك القناة ، مختلطة مع الإشارة المعدلة الواردة. تطرح الترددات وتنتج إشارة النطاق الأساسي لتلك القناة مرة أخرى. هذا يسمى إزالة التشكيل. يتم تصفية إشارة النطاق الأساسي الناتجة من الترددات الأخرى والإخراج للمستخدم.

 تلفون

بالنسبة إلى الاتصال الهاتفي عبر المسافات ، استخدمت شركات الهاتف في القرن العشرين أنظمة L-carrier وأنظمة الكابلات المحورية مماثلة تحمل آلاف الدوائر الصوتية متعددة الإرسال في مراحل متعددة بواسطة أكوام القناة.

لمسافات أقصر ، تم استخدام زوج متوازن من كابلات أرخص لأنظمة مختلفة بما في ذلك نظام بيل K- و N- الناقل. لم تسمح هذه الكابلات بعرض النطاق الترددي الكبير ، لذا تم مضاعفة 12 قناة صوتية فقط (نطاق جانبي مزدوج) و 24 (نطاق جانبي واحد) لاحقًا في أربعة أسلاك ، واحدة زوج لكل اتجاه مع مكرر كل عدة أميال ، حوالي 10 كم. انظر نظام الناقل 12 قناة. بحلول نهاية القرن العشرين ، أصبحت الدوائر الصوتية FDM نادرة. تستخدم أنظمة الهاتف الحديثة الإرسال الرقمي ، حيث يتم استخدام تعدد الإرسال بتقسيم الزمن (TDM) بدلاً من FDM.

منذ أواخر القرن العشرين ، استخدمت خط المشترك الرقمي (DSL) نظام تعدد الإرسال المتقطع (DMT) لتقسيم طيفها إلى قنوات تردد.

يُعرف المفهوم المقابل لتعدد الإرسال بتقسيم التردد في المجال البصري تعدد إرسال بتقسيم الطول الموجي.

 المجموعة والمجموعة الفائقة

يستخدم نظام FDM الذي كان شائعًا في الماضي ، على سبيل المثال في L-carrier ، فلاتر بلورية تعمل في النطاق 8 MHz لتشكيل مجموعة قنوات مكونة من 12 قناة ، وعرض النطاق الترددي 48 kHz في النطاق 8140 إلى 8188 kHz عن طريق اختيار حاملات في النطاق من 8140 إلى 8184 kHz اختيار النطاق الجانبي العلوي يمكن بعد ذلك ترجمة هذه المجموعة إلى النطاق القياسي 60 إلى 108 kHz بواسطة ناقل من 8248 kHz. يتم استخدام هذه الأنظمة في DTL (Direct To Line) و DFSG (مجموعة فائقة مشكّلة مباشرة).

يمكن تشكيل 132 قناة صوتية (2SG + 1G) باستخدام مستوى DTL وتعطي خطة التشكيل والتردد في FIG1 و FIG2 استخدام تقنية DTL يسمح بتشكيل 132 قناة صوتية بحد أقصى يمكن وضعها مباشرة إلى الخط. تزيل DTL معدات المجموعة والمجموعة الفائقة.

يمكن لـ DFSG اتخاذ خطوات مماثلة حيث يمكن الحصول على تشكيل مباشر لعدد من المجموعات الفائقة في 8 kHz كما أن DFSG تلغي أيضًا معدات المجموعة ويمكن أن تقدم:

• تخفيض التكلفة من 7٪ إلى 13٪
• معدات أقل للتثبيت والصيانة
• زيادة الموثوقية بسبب قلة المعدات

يمكن أن يلائم كل من DTL و DFSG متطلبات نظام الكثافة المنخفضة (باستخدام DTL) ونظام الكثافة الأعلى (باستخدام DFSG). يشبه طرفية DFSG محطة DTL باستثناء مجموعات فائقة يتم دمجها مع العديد من المجموعات الفائقة. مجموعة رئيسية من 600 قناة (10 مجموعات فائقة) هي مثال يعتمد على DFSG.

 أمثلة أخرى

يمكن أيضًا استخدام FDM لدمج الإشارات قبل التشكيل النهائي على موجة حاملة. في هذه الحالة ، يشار إلى إشارات الموجة الحاملة على أنها النواقل الفرعية: مثال على ذلك إرسال ستيريو FM، حيث يتم استخدام الموجة الحاملة الفرعية 38 kHz لفصل إشارة الاختلاف بين اليسار واليمين عن قناة المجموع المركزية اليسرى واليمنى ، قبل تعديل تردد الإشارة المركبة. تنقسم قناة تلفزيون NTSC التناظرية إلى ترددات الموجة الحاملة الفرعية للفيديو واللون والصوت. يستخدم DSL ترددات مختلفة للصوت و upstream و downstream لنقل البيانات على نفس الموصلات ، وهو أيضًا مثال على ازدواج التردد. عند استخدام تعدد الإرسال بتقسيم التردد للسماح لعدة مستخدمين بمشاركة قناة اتصالات فعلية ، فإنه يطلق عليها الوصول المتعدد بتقسيم التردد (FDMA).

FDMA هي الطريقة التقليدية لفصل إشارات الراديو من مختلف أجهزة الإرسال.

في ستينيات وسبعينيات القرن التاسع عشر ، حاول العديد من المخترعين FDM تحت أسماء الإبراق الصوتي والإبراق التوافقي. تم تحقيق FDM العملي فقط في العصر الإلكتروني. وفي الوقت نفسه ، أدت جهودهم إلى فهم أولي للتكنولوجيا الصوتية الكهربائية ، مما أدى إلى اختراع الهاتف.

 انظر أيضاً

• AN/UCC-4 – an example of FDM implementation
• Orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM)
• Non-orthogonal frequency-division multiplexing (N-OFDM)

 مراجع

General

• Harold P.E. Stern, Samy A. Mahmoud (2006). "Communication Systems: Analysis and Design", Prentice Hall. ISBN 0-13-040268-0.