Multipleksowanie (multipleksacja, zwielokrotnianie,ang. multiplexing) – metody realizacji dwóch lub większej liczbykanałów komunikacyjnych (np. telefonicznych) w jednymmedium transmisyjnym (np. para przewodówświatłowodowych,pasmo radiowe). W przypadku przesyłania danych przez jednego użytkownika stosuje się określenie zwielokrotniania, natomiast w przypadku jednoczesnego wykorzystania medium transmisyjnego przez wielu użytkowników – wielodostępu.
Multipleksowanie stosuje się celem zapewnienia równoległości transmisji poprzez zakodowanie różnych strumieni danych w tym samym medium transmisyjnym. Pozwala to na zapewnienie wielu użytkownikom dostępu przy jednoczesnym wykorzystaniu tych samych zasobów fizycznych, bądź w przypadku systemów bez wielodostępu (np.telewizji cyfrowej) – na zamieszczenie niezależnych od siebie transmisji przy użyciu tych samych zasobów. Ponieważ zasoby te zazwyczaj są ograniczone (np. zakres dostępnych częstotliwości radiowych), bądź ich zwiększenie jest kosztowne, multipleksowanie jest wykorzystywane w wielu systemach telekomunikacyjnych, w tym wGSM[1],UMTS[1][2],LTE[3],5G[4] orazWi-fi[1]. Podstawowe metody multipleksacji to multipleksacja przestrzenna, zpodziałem czasu, z podziałem częstotliwości (bądź długości fali), multipleksacja kodowa, bądź w bardziej złożonych systemach – ich kombinacja[5].
Multipleksacja przestrzenna (SDM,ang. space division multiplexing) wykorzystuje ograniczenia zasięgufal elektromagnetycznych. Ze względu na właściwości propagacyjne fal elektromagnetycznych, w szczególnościtłumienie, możliwe jest przydzielenie tych samych zasobów radiowych w tym samym czasie różnym użytkownikom, jeżeli nie znajdują się w zasięgu tego samegonadajnika-odbiornika. W rzeczywistości wszystkie systemytelefonii komórkowej oraz łączności radiowej korzystają z multipleksacji przestrzennej[5].
Multipleksowanie z podziałem czasu (inaczejTDM,ang. time division multiplexing, dla wielodostępuTDMA) polega na przesyłaniu danych przez różnych użytkowników w różnych jednostkach czasu. Przesyłanesygnały dzielone są na części, którym później przypisywane są czasytransmisji tzw.szczeliny czasowe. Za podział czasowy odpowiada algorytm planujący pakiety (ang. packet scheduler), który przydziela użytkownikom jednostki czasu do transmisji. Technika TDM stosowana jest w sieciach rozległych, a także w praktyce we wszystkich standardach łączności radiowej[5].
Multipleksowanie z podziałem częstotliwości (FDM,ang. frequency division multiplexing, dla wielodostępuFDMA) stosuje podział określonego zakresu częstotliwości na sąsiadujące kanały radiowe (podnośne), przydzielane różnym fragmentom transmisji. Przesyłane sygnały są przetwarzane na zmianyczęstotliwości następujące wokół pewnej środkowej częstotliwości nośnej, z tym zastrzeżeniem, że każdy sygnał ma inną częstotliwość środkową. W tym celu, w przypadkusygnałów analogowych, a także niektórychsygnałów cyfrowych po przekształceniu w sygnał analogowy stosowana jestmodulacja częstotliwości, pozwalająca jednocześnie na wykorzystanie optymalnego pasma dla wzmacniaczy analogowych i rodzaju transmisji[1]. Zaletą takiego systemu jest zredukowanie zakłóceń wywołanych tłumiennością i dyspersją, natomiast wadą – konieczność zapewnienia odstępów pomiędzy podnośnymi, co zmniejsza zajętość pasma[6].
Rodzajem multipleksowania z podziałem częstotliwości jestOFDM (ang. Orthogonal Frequency Division Multiplexing, w przypadku wielodostępuOFDMA –ang. Orthogonal Frequency Division Multiple Access). Różnica w takiej multipleksacji polega na przydziale podnośnych tak, aby podczas kodowania i dekodowania przy użyciuszybkiej transformacji Fouriera, poszczególne podnośne byłyortogonalne, co pozwala na nałożenie na siebie poszczególnych podnośnych[4].
Multipleksowanie z podziałem długości fali (inaczejWDM, zang.Wavelength Division Multiplexing) jest rodzajem multipleksowania z podziałem częstotliwości wykorzystywanym w systemach optycznych. Przesyłany sygnał pochodzi z oddzielnych źródeł. Każdemu sygnałowi przypisana jest jego własnadługość fali[7]. Sygnały po stronie odbiorczej rozdziela się za pomocą np.siatki dyfrakcyjnej,pryzmatu lub wielowarstwowychfiltrów interferencyjnych.
Multipleksowanie kodowe (CDM,ang. code division multiplexing, w przypadku wielodostępuCDMA) polega na niezależnym kodowaniu każdego z sygnałów kodem (sekwencją) rozpraszającym. Wszystkie tak zakodowane sygnały są przesyłane w tym samym paśmie transmisyjnym. Ze względu naortogonalność stosowanych kodów rozpraszających odbiornik jest w stanie zdekodować wysłany do niego sygnał. Każdy z użytkowników ma do dyspozycji przez cały czas transmisji pełne pasmo medium transmisyjnego. Jedynym warunkiem jest to, aby stosowany przez terminal kod rozpoznający był unikatowy i ortogonalny w stosunku do pozostałych kodów stosowanych w tym samym czasie. Metoda ta, oprócz uodparniania transmitowanego sygnału na zakłócenia wąskopasmowe, utrudnia nieupoważniony dostęp do sygnału[1].
Operację odwrotną do multipleksacji, polegającą na podziale jednegostrumienia danych między kilka kanałów fizycznych, nazywa sięsplittingiem. Używa się też nazwymultipleksacja odwrotna (ang. inverse multiplexing). Splitting może być wykorzystany do zwiększenia dostępnejprzepustowości łącza, poprzez rozdzielanie sygnału i wysyłanie go kilkoma kanałami o mniejszej przepustowości.