Veja alguns processos de multiplexação que podem ser usados de diversas formas. Neste artigo, focalizamos as diversas técnicas de multiplexação usadas em comunicações sem fio.
Nota: Artigo publicado na Eletrônica Total 155 de 2013
Multiplexar (MUX) significa utilizar um mesmo canal de comunicações para transmitir informações de diversas fontes ao mesmo tempo. O processo inverso, a de multiplexação (DEMUX), significa recuperar as informações transmitidas, enviando-as a destinatários separados, conforme sugere a figura 1.
Existem diversas tecnologias que permitem usar um único canal para transmitir informações de diversas fontes. E é sobre essas tecnologias que trataremos a seguir.
Multiplexação em Frequência
Um processo de multiplexação de frequência, seria o Frequency Division Multiple Access ou FDMA. Nele, a faixa que é ocupada pelo sinal é dividida em canais, cada qual tendo uma largura definida e centralizado em uma frequência dentro dessa faixa, conforme mostra a figura 2.
Essa tecnologia é bastante antiga, tendo sido usada desde 1900.0 principal requisito para se utilizar desta é que tanto o transmissor quanto o receptor devem ter uma faixa estreita de sintonia, ou seja, devem ser de alta seletividade.
Multiplexação no Tempo
Neste caso temos o sistema denominado Time-Division Multiplexing ou TDM. Nele, os sinais ocupam a mesma frequência, mas um de cada vez, havendo uma distribuição de uso no tempo - veja a figura 3.
O exemplo mais simples desse processo de multiplexação é o Time Division Duplex, ou TDD. Nele, temos uma comunicação bilateral (entre duas estações), operando na mesma frequência. Quando uma transmite, o que é determinado pelo pressionar do botão "falar" na estação A, a outra (B) recebe. Quando a estação B deve transmitir, A tem seu botão "falar" solto, e agora a estação B é que precisa ter o botão "falar" pressionado. É o sistema usado normalmente nos walk talkies comuns, conforme ilustra a figura 4.
Evidentemente, trata-se de um processo muito lento e de baixa capacidade. A comutação de diversos sinais, ocupando parcelas de tempo muito curtas, aumenta sua velocidade e capacidade. Neles, o sinal tem o seu tempo comprimido (veja a figura 5), e depois, novamente distendido na recuperação, de modo a não haver interrupção perceptível.
Multiplexação por Código
O exemplo mais comum dessa tecnologia é o CDMA. Nesse sistema, diversos usuários compartilham um mesmo canal com uma frequência fixa. A largura do canal é de apenas 1,28 MHz. Nele os sinais são codificados e transmitidos em sequências diferentes de tal modo que o receptor possa reconhecer a que canal pertence cada uma. Esse reconhecimento é baseado em sequências que identificam os blocos de informação. A figura 6 mostra como isso é feito.
No CDMA, a quantidade de canais é limitada a 64 no link direto, mas não existe limite para o número inverso.
Multiplexação Geográfica
Uma outra forma de se obter multiplexação é pelo processo geográfico ou celular, conforme visto na figura 7. Se pares de usuários estiverem longe o suficiente uns dos outros, poderão usar a mesma frequência.
Esse sistema é usado pelas estações de rádio e TV, de certa forma, já que existem estações que ocupam as mesmas frequências, mas operando em regiões diferentes do país. Entretanto, o exemplo mais comum é o da telefonia móvel celular, em que as estações radiobase determinam a área de atuação, ou célula, e a ocupação de uma determinada faixa de frequências.
Modos Combinados de Multiplexação
Na prática, os diversos modos de multiplexação que vimos podem operar combinados. Por exemplo, o GSM usa FDMA, TDMA e FDD e geográfico. Por outro lado, o DECT usa o FDMA, TDD e multiplexação geográfica. Veja a tabela 1.
Penetração e Eficiência
Definimos penetração como a capacidade de um sinal poder avançar sem muitos problemas em um meio de grande atenuação, grande nível de ruído e interferência.
Um exemplo pode ser dado, quando comparamos os pagers com os telefones celulares. Os pagers podem receber sinais mesmo em condições difíceis como, por exemplo, dentro de construções com grandes estruturas metálicas enquanto os celulares falham.
O tipo de modulação usado pelos pagers permite a detecção dos sinais sob condições de mínima intensidade. A maioria usa a modulação FSK, que é mais fácil de demodular. No entanto, a eficiência de um celular é maior, no sentido de que ele proporciona uma comunicação completa nos dois sentidos.
Conclusão
A multiplexação é um recurso fundamental em nossos dias para se obter a capacidade de acomodar a quantidade de usuários que se fazem valer de sistemas de comunicações sem fio. As técnicas devem levar em conta diversos fatores como a penetração, quantidade de canais acomodados, eficiência e muito mais.
O que observamos em nossos dias é que a combinação das principais tecnologias de multiplexação, as quais vimos neste artigo, leva a sistemas de comunicações sem fio cada vez mais eficientes, acomodando quantidade crescente de usuários e tendo uma penetração maior.
