ITIZTA 2 FDM JESUS OB AC

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Multiplexacin por Divisinde Frecuencia.

05/01/2013Instituto Tecnolgico de Iztapalapa IIJess Ob Ac


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Instituto Tecnolgico de Iztapalapa II

Multiplexacin por Divisin de Frecuencia.

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Multiplexacin.

La multiplexacion es el mecanismo que permite compartir un medio de transmisin nico en

circuitos de datos diferentes.

El multiplexeo es una tcnica que permite que varias conexiones o multiples flujos de informacincompartan un nico medio de transmisin. Es por ello que el recurso de mayor inters en el ancho

de banda (B) que se mide en hertzios en los sistemas de comunicaciones analgicas, y en bits/s

en los sistemas de transmisin digital. Esta tcnica optimiza la utilizacin del medio de transmisin

que, por lo general, es costos. Se utiliza esta tecnologa con mayor frecuencia en redes de

telefona y en los servicios de difusin.

En los comienzos de la telefona, el intercambio de informacin entre los usuarios implicabala

utilizacin completa de los recursos de transmisin de la red, como lo muestra la grafica que se da

a continuacin.

Como se puede observar, este modelo resultaba rigido e ineficiente al aumentar el numero de

usuarios.

La solucin consistio en el diseo de un modelo alternativo en el que se pudiera compartir de

forma dinmica un conjunto de recursos, es decir, un conjunto de lneas de transmisin entre

varios usuarios.

En este modelo se puede observar en la siguiente figura:

Como lo muestra la figura, todos los usuarios, al intercambiar informacin, utilizan de manera

dinmica el medio nico de transmisin. El multiplexor asigna dinmicamente una lnea de

comunicacin mientras dure la llamada. Al finalizar sta, se recobra la lnea de comunicacin

dinamica, quedando disponible para obtener nuevas peticiones de conexin.


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La siguiente figura muestra la funcin de multiplexacion de manera sencilla:

Se tienen n entradas en el lado del multiplexor (MUX) que se conecta a un demultiplexor (DEMUX)

mediante un nico enlace de datos. El enlace puede transportar n canales de datos

independientes. La funcin del multiplexor es combinar (o multiplexar) los datos de las n lneas de

entrada para su transmisin a travs del enlace de datos multiplexados (DEMUX) recibe la

secuencia de los datos multiplexados e inicia el proceso de separacin o demultiplexacin de

acuerdo con el canal para luego enviarlos hacia las lneas de salida correspondientes.

El uso masivo de estas tcnicas de multiplxacion obedece a la exigencia de disponer de una mayor

velocidad de transmisin que haga mas eficientes los sitemas de comunicacin modernos.

Se conoce que, a altas velocidades, la transmisin de datos es mas efectiva desde el punto de vista

del coste. Para aplicaciones y distancias determinadas, los costos pos Kbps disminuye con el

incremento en la velocidad de transmisin de datos. De igual manera, los costos de los equipos de

transmisin y recepcin, por Kbps, decrecen con el aumento de la velocidad de transmisin. Todo

o anterior es valido para la transmisin de datos tanto analgicos como digitales. Teniendo encuenta esto ultimo, la multiplexacin se ha desarrollado en 3 diferentes tcnicas, ellas son:

o Multiplexacion por Divisin de Frecuencia (FDM) para sistemas de datos analgicos.o Multiplexacion por Divisin del Tiempo (TDM) para sistemas de transmisin de datos

digitales.

o Multiplexacion por Divisin de Onda (WDM) para sistemas de transmisin pticos.Para un numero de de n canales de informacin, la tcnica de multiplexacion obliga a definir la

manera como estos canales se deben agrupar para su envio. Para hacer esto debemos asumir un

proceso de muestreo que permita su organizacin y su posterior transmisin.

El nmero de muestras que se deben tomar para que el proceso sea viable es el que determina

al menos 8000 muestras por segundo, para un modo de codificacin de 8 bits por ranura de

tiempo, por lo tanto la capacidad de cada canal queda de:


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Multiplexacin por Divisin de Frecuencia. (FDM)

Esta tcnica consiste en dividir el ancho de banda del medio de comunicacin en rangos de

frecuencia, ri, de suficiente capacidad para permitir la transmisin de una seal por cada rango.

Con esta tcnica se multicanaliza el medio de comunicacin.

En esta tcnica se le asigna a cada canal, un rango de frecuencias todo el tiempo requerido para la

transmisin.

Si tenemos un medio de transmisin con un ancho de banda grande, o incluso prcticamente

infinito, como el aire, es posible que la seal que generamos no lo ocupe todo.

Mediante las tcnicas de modulacin digital, podemos llenar los mrgenes libres del espectro con

modulaciones a otras frecuencias.

Las bandas de los canales tienen que encajar dentro de la banda de paso del medio y se tiene que

cumplir la relacin siguiente:

En la figura siguiente podemos ver el esquema de un medio de transmisin caracterizado por la

funcin de transferencia , que puede transportar canales , centrados enlas portadoras

Entre canal y canal se tienen que respetar unos espacios vacos denominados bandas de guarda,

para que no haya interferencias entre los mismo. La magnitud de estas bandas depende de la

eficiencia de los codificadores que se utilicen para discriminar espectros adyacentes.

En la actualidad, la mutilplexacion FDM se usa fundamentalmente en transmisiones

radioelctricas, por que permite tratar las seales se canales diferentes de manera

independiente, de forma contraria a lo que pasa con la multiplexacion TDM. Es decir no es


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necesario que los equipos de transmisin y recepcin colaboren especialmente entre si; solo hace

falta que utilicen bandas separadas y que respeten las bandas de guarda. Otra ventaja de la

multiplexacion FDM es el ahorro de cableado.

Antes de que se utilizara la multiplexacion en la telefona, cada par de hilos llevaba una nica

llamada. En 1888, en Nueva York , la densidad de los cables que viajaban por las calles hizo que lanieve se acumulara sobre los mismos y causara unos destrozos que dejaron a la ciudad son

servicio telefnico.

Multiplexacion FMD de seales analgicas.

El concepto de multiplexacion FDM es aplicable a la transmisin de modulaciones tanto digitales

ASK, DPSK, etc.- como analgicas amplitud modulada (AM), frecuencia modulada (FM).

Las transmisiones de las diferentes emisoras de radio y de los distintos canales de televisin

estn multiplexadas entre si. La accin de sintonizar una emisora es equivalente a decir que

elegimos una frecuencia portadora determinada.

La tecnologa actual incluye medios de gran ancho de banda (BW), como el cable coaxial, la fibra

ptica y las microondas terrestres y satelital. Cualquiera de estos medios tiene una capacidad que

sobrepasa las necesidades medias para transmitir una seal.

Para optimizar la utilizacin del medio de transmisin, se ha desarrollado la, que es un conjunto de

tcnicas q que permite la transmisin simultanea de mltiples seales a travs de un nico enlace.

Los dispositivos de entrada envan sus flujos de transmisin a un MUX MUX, que los combina en

un nico flujo.

En el receptor, el flujo se introduce en un DEMUX, que separa los flujos componentes y los dirige

a sus correspondientes receptores

FDM es una tcnica analgica que se puede aplicar cuando el BW de un enlace es mayor que los

BW combinados de las seales a transmitir.


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PROCESOS EN FDM

Proceso de multiplexacin.

Cada fuente genera una seal con un rango de frecuencia similar. Dentro del MUX, estas seales

similares se modulan sobre distintas frecuencias portadoras (f1, f2 y f3).

Las seales moduladas resultantes se combinan en una nica seal compuesta que se enva sobre

un enlace que tiene BW suficiente para acomodarlas.

Proceso de demultiplexacin.

El DEMUX usa filtros para descomponer la seal multiplexada en las seales componentes que la

constituyen.

Las seales individuales se pasan despus a un demodulador que las separa de sus portadoras y

las pasa a lneas de salida.


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Ejemplo.

Asuma que el canal de voz ocupa un BW = 4 kHz. Se necesita combinar 3 canales de voz en un

enlace que tiene un BW = 12 kHz entre 20 y 32 kHz Muestre la configuracin usando el dominio de

la frecuencia, sin bandas de guarda.

1.-Se desplaza (modula) cada canal de voz a un BW diferente. Se utiliza el BW de 20 a 24 kHz para

el primero, de 24 a 28 kHz para el segundo y el de 28 a 32 kHz para el tercero.

2.-Se combinan las seales moduladas.

3.-En el receptor, cada canal recibe la seal entera y utiliza un filtro para separar su propia seal.

El primero utiliza un filtro que pasa las frecuencias entre 20 y 24 kHz y d escarta las restantes, y

as sucesivamente y as sucesivamente.

4.-Cada canal a continuacin desplaza la frecuencia para que comience en cero.


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SIMULACION

Para la siguiente simulacin de una Multiplexacin por Division de Frecuencia de tipo AM, se

utiliza como herramienta Multisim 11.

Se introducen con 4 frecuencias:

Volteje Frecuencia

5 Vrsm(volate pico pico) 1 KHz




Las cuales son sumadas para su envi,


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Las cuales son sumandos, a travs de un Amplificador Operacional.

4 SEALES

SEALES

SUMADAS


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Despus son moduladas para su envi, por medio del siguiente bloque de circuito:

SEALES SUMADAS

BLOQUE

MODULADOR

SEAL

MODULADA


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Para la recepcin, se demodula con ayuda de unfiltro pasa bajas.

SEAL

MODULADA

SEAL

DEMODULADA

FILTRO

PASABAJAS

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