Мультиплексирование, или уплотнение, каналов

По телефонному шлейфу местной линии связи одновременно можно передавать только один разговор (используется один голосовой канал). Такое положение не очень экономически выгодно для междугородних линий связи, поэтому был разработан метод, по которому один физический канал был бы в состоянии передавать одновременно несколько телефонных разговоров.

Это выполняется за счет использования мультиплексирования. Для аналоговых сигналов используется частотное уплотнение (FDM). В очень упрощенном виде это означает, что несколько телефонных разговоров передаются одновременно по каналу связи, но каждый из них отличается своей базовой частотой.

Большое количество телефонных разговоров может передаваться по одному телефонному каналу при использовании частотного уплотнения, или мультиплексирования. Мультиплексирование включает выделение для каждого речевого сигнала своей собственной несущей частоты

Основные принципы такого подхода проиллюстрированы на рис. 1.10 и 1.11.

Рис. 1.10.Несущая, модулированная речевым сигналом

Рис. 1.11.Мультиплексированные сигналы станции

На рис. 1.10 речевой сигнал имеет частоты, совпадающие с полосой пропускания голосового канала шириной от 0 до 4 килогерц (кГц). Этот сигнал изменяет или модулирует амплитуду сигнала, имеющего другую частоту (8140 кГц для рассматриваемого примера), который получил название несущей частоты, или просто несущей. Речевой сигнал, имеющий частоту от 0 до 4 кГц, модулирует амплитуду сигнала несущей, имеющей частоту 8140 кГц.

Информация, содержащаяся в речевом сигнале, переносится за счет изменения амплитуды сигнала с частотой 8140 кГц. Таким образом, частоты речевого сигнала были преобразованы в другие частоты. Данная техника преобразования известна под общим названием амплитудной модуляции.

В общем случае, если для различных речевых сигналов (различных телефонных разговоров) выделить различные несущие частоты, то большое количество телефонных разговоров может быть мультиплексировано и с использованием одного физического тракта, или канала передачи, передано в точку приема. В точке приема различные разговоры могут быть идентифицированы и выделены по их собственной частоте несущей, а исходный разговор может быть восстановлен путем обратной операции демодуляции несущей частоты, после чего может быть направлен на телефон вызываемого абонента.

Мультиплексирование, или уплотнение, сигналов, для 12 голосовых каналов показано на рис. 1.11. Так как каждый голосовой канал имеет полосу пропускания 4 кГц, то для 12 каналов понадобится ширина полосы 4 12 = 48 кГц. Так как в рассмотренном примере наименьшая частота несущей составляет 8140 кГц, то частота выходного мультиплексированного сигнала будет простираться от 8140 кГц до 8188 кГц (8140 + 48 = 8188).

Также очевидно, что если сделать полосу пропускания для каждого канала шире или количество каналов, которые должны уплотняться, возрастет, диапазон частот, необходимый для несущих, также должен будет возрасти. С инженерной точки зрения справедливым оказывается принцип, в соответствии с которым при увеличении количества голосовых каналов, передаваемых по каналу передачи (или физическому каналу, например, телефонной паре), необходимая полоса пропускания канала передачи также должна возрасти.