Multiplazione dei segnali

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1 Multiplazione dei segnali (*) 1 (*) Rif. Valdoni- Vatalaro: Telecomunicazioni, Cap. 6, pp. 231 e seguenti. 136

2 Generalità sui trattamenti multipli 2 Multiplazione dei segnali in banda base Riunire i segnali tributari su un unica via fisica (unico canale a banda larga) formando in banda base un solo segnale multiplo Non confondere i singoli flussi di informazione, così da consentire il ritorno alle condizioni iniziali in ricezione Due tecniche fondamentali di multiplazione Multiplazione a divisione di frequenza (FDM) o Sull unica via fisica vengono attribuite porzioni di spettro diverse ai diversi segnali Multiplazione a divisione di tempo (TDM) o I segnali transitano sull unica via fisica in porzioni di tempo diverse In entrambi i casi la maggiore complessità dei processori può essere ampiamente ripagata, per distanze sufficientemente elevate, dal minor costo dell unico canale a banda larga rispetto ai molteplici canali a banda stretta che si hanno con la multiplazione di spazio. 137

3 Multiplazione a divisione di frequenza 3 Dalla modulazione alla multiplazione Con la modulazione armonica si ottiene un segnale ad alta frequenza che contiene l informazione originaria, occupa una banda diversa e, soprattutto, è collocato in posizione diversa sull asse delle frequenze Se a segnali distinti in banda base si fanno corrispondere bande ad alta frequenza diverse senza sovrapposizioni, la trasmissione può avvenire senza degradazione Questo principio è usato dal FDM Nel caso dei segnali telefonici, con l FDM, i segnali sull asse delle frequenze sono collocati con un tipo di modulazione d ampiezza detta SSB (a banda laterale unica), ottenuta filtrando una delle due bande della AM. Le diverse portanti sono spaziate di non meno di 4 khz 138

4 Spettri dei segnali FDM (1) 4 139

5 Spettri dei segnali FDM (2) 5 140

6 Multiplazione a divisione di tempo 6 Il TDM è una tecnica per trasmettere svariati segnali su un unica via fisica suddividendo il tempo in finestre (slot) ove collocare separatamente i diversi segnali tributari Per segnali analogici, il TDM è garantito dal teorema del campionamento: ciascuno degli N segnali semplici s 1, s 2,, s N, limitati superiormente alla frequenza fm, vengono prelevati campioni a intervalli costanti Forma d onda e campioni dei segnali tributari e corrispondente segnale multiplo semianalogico TDM 141

7 Multiplatore e demultiplatore Il multiplatore (processore emittente) esegue il campionamento ordinato dei segnali tributari: è costituito idealmente da un commutatore rotante che compie un ciclo completo nel tempo t Il demultiplatore(processore ricevente) idealmente è un commutatore rotante complementare che provvede a separare i campioni e, purché sincronizzato al multiplatore, a distribuirli sulle vie fisiche che competono ai singoli segnali tributari ove sono collocati i filtri passa basso necessari per la ricostruzione dei segnali analogici

8 Multiplazione TDM per segnali numerici 8 È immediata l estensione ai segnali tributari composti da flussi continui con frequenze di cifra differenti, purchè multipli interi di un valore dato. 143

9 Struttura del segnale TDM 9 Trama (frame): il periodo in cui sono servite una sola volta tutte le sorgenti, che contiene anche tutte le cifre di controllo Una parte dei bit di controllo è destinata al sincronismo (bit 0 e 1 alternati per fornire la frequenza dell orologio nel demultiplatore) Per suddividere il flusso numerico ricevuto il demultiplatoredeve identificare correttamente la posizione temporale di ciascuna finestra. Quindi nel segnale multiplo si inseriscono bit di controllo (parola di allineamento di trama perfettamente nota) 144

10 Normalizzazione della multiplazione telefonica TDM Per motivi di interconnessione, esiste una precisa mormalizzazione della multiplazione dei segnali telefonici TDM, con una struttura gerarchica a quattro ordini (standard europeo) Primo ordine: N 1 = 30, Numero finestre = 32 (2 di controllo), 8 bit per finestra, durata della trama 125 microsecondi, frequenza di cifra 2,048 Mbit/s

11 Secondo ordine gerarchico TDM 11 Multiplazione di 120 segnali semplici Trama suddivisa in 4 sezioni Bit di controllo seguiti dai bit tributari 146

12 Terzo e quarto ordine gerarchico

13 Parametri per le gerarchie di multiplazione 13 Data rate Bande occupate 148

14 Multiplazione statistica Entrambe le tecniche FDM e TDM si rivelano inefficienti nel trattare segnali tributari con ritmi binari differenti e/o variabili. In questi casi si lascia preferire la multiplazione statistica: tipico è il caso dei segnali multimediali che possono occupare bande anche fortemente variabili, sia da tributario a tributario che, per un assegnato segnale, nel tempo ossia da trama a trama. 14 Nella multiplazione statistica il multiplexer visita il registro del canale entrante in un ordine prefissato; esso quindi svuota il registro che accumula i dati prima di spostarsi al registro successivo. Dato che la quantità di dati di volta in volta instradati è variabile, i contenuti dei registri sono etichettati per indicare i relativi canali entranti. Così facendo si assicura la riconoscibilità dei canali in ricezione e, inoltre, un canale inattivo non causa spreco di tempo di trasmissione. Concetto di multiplazione statistica 149