频分多路复用系统设计
计算机网络应用 频分多路复用
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计算机网络应用频分多路复用频分多路复用(Frequency Division Multiplexing,FDM)是指一种在信道上同时发送多个模拟信号的方法。
它将具有一定带宽的信道划分成多条具有较窄带宽的子信道,各个子信道之间都保留一定宽度的隔离频带,每条子信道供一个用户使用。
每条子信道具有各自的载波信号频率,各个子信道的中心频率互不重合,其模型如图2-30所示。
96KHz图2-30 频分多路复用模型频分多路复用技术最早是由电话公司在20世纪30年代开发的。
它用来在一条电话线上传输多个语音信号。
它可以用于语音、视频或数据信号,其常应用于无线电广播传输系统和有线电视系统中。
例如,电话线的带宽达250kHz,而音频信号的有效带宽范围为300Hz~3400Hz,4000Hz的带宽就足够用来传输音频信号。
为了使各信道之间保留一定的距离减少相互干扰,在CCITT(国际电报电话咨询委员会)标准中,60kHz~108kHz的带宽可以划分为12条载波电话的信道,每对电话用户都可以使用其中的一条信道进行通信。
如图2-31所示,为6路频分多路复用的示意图。
D E F ’’’’’’图2-31 6路频分多路复用示意图另外,ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line ,非对称数字用户环路)也是使用频分多路复用技术。
它利用频分多路复用的方法,将PSTN(Public Switched Telephone Network,公共交换电话网络)使用的双绞线划分为3个频段,它们分别是0KHz~4KHz频段、20KHz~50KHz频段、150KHz~500KHz频段或140KHz~1100KHz频段。
其中,0KHz~4KHz频段用来传送传统的语音信号;20KHz~50KHz频段用来传送计算机上载的数据信息;150KHz~500KHz频段或140KHz~1100KHz用来传送从服务器上下载的数据信息。
《频分多路复用》课件
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TDMA系统
TDMA系统使用频分多路 复用技术将信号分割为不 同的时隙进行传输。
频分多路复用的应用场景
无线通信领域
频分多路复用被广泛应用于 移动通信和卫星通信等领域, 提高了信号传输效率。
音视频传输领域
频分多路复用可以实现多个 音视频信号在同一信道上传 输,提供高质量的音视频传 输服务。
数据传输领域
频分多路复用的发展 趋势
频分多路复用将增加多天 线技术、采用更高的调制 方式和结合其他多路复用 技术,进一步提高系统性 能。
频分多路复用在数据传输领 域广泛应用,比如无线局域 网、卫星通信和光纤通信等。
频分多路复用的发展趋势
1
增加多天线技术
通过利用多天线技术,可以进一步提高频分多路复用系统的信号传输速率和性能。
2
采用更高的调制方式
采用更高的调制方式可以增加频分多路复用系统的传输容量,提高信号传输效率。
3
结合其他多路复用技术
1 传输速率快
频分多路复用可以在同一时间段内传输多个信号,提高数据传输速率。
2 高效利用信道
通过将信号分配到不同的频率上,频分多路复用可以充分利用信道资源,提高传输效率。
3 抗干扰能力强
每个信号在不同的频率上传输,减少了相互之间的干扰,提高了抗干扰能力。
频分多路复用的缺点
1 对时隙同步要求高
频分多路复用要求发送 方和接收方具有相同的 频率和同步。如果同步 失败,可能导致信号传 输错误。
将频分多路复用技术与其他多路复用技术结合,可以进一步提高信号传输效率和多用 户接入性能。
结语
频分多路复用的优缺 点
频分多路复用具有传输速 率快、高效利用信道和抗 干扰能力强等优点,但对 时隙同步要求高,技术难 度大,受信道扩散影响大。
多路复用技术完整ppt课件
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传输时延与抖动
传输时延
指信号从发送端传输到接收端所需的 时间,通常以毫秒(ms)为单位。传 输时延与信号传播速度、传输距离和 信道带宽等因素有关。
抖动
指信号在传输过程中产生的时间不确 定性,通常以微秒(μs)为单位。抖 动会导致信号在接收端产生时间上的 偏移,影响通信系统的性能。
04
多路复用技术应用实例
看。
数字电视多路复用
数字电视采用时分多路复用技术 ,将音频、视频、数据等多种信 息复用到同一数字信号中进行传 输,提高信号传输效率和节目质
量。
05
多路复用技术性能评估与 优化
性能评估指标及方法
吞吐量
衡量系统处理能力的关 键指标,表示单位时间 内成功传输的数据量。
时延
数据从发送端到接收端 所需的时间,反映系统
多路复用技术完整 ppt课件
演讲人: 日期:
contents
目录
• 多路复用技术概述 • 多路复用技术分类 • 多路复用技术关键参数 • 多路复用技术应用实例 • 多路复用技术性能评估与优化 • 多路复用技术发展趋势与挑战
01
多路复用技术概述
定义与基本原理
定义
多路复用技术是一种将多个信号 组合在一条物理信道上进行传输 的技术,接收端再将复合信号分 离出来。
缺点
设备生产比较复杂,会因滤波器件特 性不够理想和信道内存在非线性而产 生路间干扰。
信道复用率高,允许复用的路数多, 同时它的分频方便。
时分多路复用
原理
将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。每一时间片由复用 的一个信号占用,而不像FDM那样,同一时间同时发送多路信号。
优点
传输的是数字信号,差错可控;安全性高。
(完整word版)基于MATLAB的N路信号频分复用系统的设计
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通信系统课程设计报告基于MATLAB的N路信号频分复用系统的设计[摘要]【目的】在通信技术的发展中,通信系统的仿真技术是一个重点.尤其是通信技术在生活中的应用,更是必不可少的,因而研究和改善通信工程的应用是十分必要的。
【方法】本次课程设计主要运用MATLAB集成环境下的M文件编程仿真平台进行N路信号占用频分复用系统的设计与建模。
主要是对多路信号进行SSB及FM调制,叠加,然后再进行解调,恢复出基带信号。
【结果】程序运行的结果展现了产生的信号,以及后续信号的调制、加高斯白噪声、叠加、解调及滤波等,在误差允许的范围为内,结果是正确的.【结论】所设计的频分复用系统,可靠性好,稳定性高,抗噪声强,以后具有良好的应用前景。
[关键词]频分复用;调制及解调;滤波[abstract]【objective 】in the development of communication technology,the communication system simulation technology is a key。
Communication technology in the application of life, in particular, is more essential,thus research and application is very necessary to improve communication engineering。
【method 】the course design of the main use of MATLAB M file programming simulation platform of integrated environment is N signal takes the design and modeling of frequency division multiplexing system。
现代通信系统的主要技术
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2.1.2 频分多路复用
例:贝尔公司的108系列调频方式的调制解调器的规范。
图2.3 FDM应用:调制解调器
2.1.2 频分多路复用
例:图2.4 给出了3路音频原始信号频分多路复用一条带宽为12KHz (60KHz~72KHz)的物理信道的示意图。
频移
图2.4 频分多路复用FDM
f (KHZ)
2.1.2 频分多路复用
注:音频信道带宽为4KHZ,有效带宽为3KHZ,信道两边各留500HZ 警戒频 带。 模拟电视信道带宽为6MHZ。
例:某传输系统,带宽为960MHZ,能传输多少路模拟电视节目?
2.1.3 时分多路复用
所谓时分多路复用(TDM)就是将一条物理的传输线路按时间分成若 干时间片轮换地为多个信号所使用,每个时间片由其中一个信号占用。
2. 分组交换(Packet Switching)
分组交换与报文变换最大的不同点是: (1)把数据传送单位的最大长度限制在较小的范围内,这样
每个节点所需要的存储量低了。 (2) 分组是较小的传输单位,只有出错的分组才会被重发,
因此大大降低了重发的比例和开销,提高了交换速度。
2. 分组交换(Packet Switching)
采用报文交换的优点是:
(1) 电路利用率高,不发报文不占信道; (2) 在电路交换网络上,当通信量变得很大时,就不能接受新的呼
叫。而在报文交换网络上,通信量大时仍然可以接收报文,不 过传送延迟会增加。 (3) 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地,而电路交换 网络很难做到这一点。 (4) 节点对报文的可靠性负责: 收到报文的节点根据报文含有的地址进行路由; 节点对报文进行查错; 节点可以对报文进行速度和代码的转换。
通信系统中的多路复用技术介绍
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通信系统中的多路复用技术介绍多路复用技术指的是在通信系统中,通过将多个信号合并在一个信道中传输,以提高通信信道的利用率和传输效率的一种技术。
它可以将不同用户的信号同时传输在同一个信道中,从而实现多个用户同时进行通信。
下面将详细介绍多路复用技术的原理和步骤。
一、多路复用技术的原理1. 频分多路复用(FDM):将传输信道频带划分为若干个不重叠的子信道,每个子信道用于传输一个用户的信号。
通过控制每个子信道的带宽,可以使不同用户之间的信号不会相互干扰。
2. 时分多路复用(TDM):将传输信道的时间分成若干个时隙,每个时隙用于传输一个用户的信号。
用户的信号在不同的时隙进行传输,通过控制每个用户的传输速率,可以实现多用户同时传输。
3. 统计多路复用(SDM):根据用户的传输需求和信道的使用情况,动态地分配信道资源。
当用户的传输需求较小或者其他用户没有传输时,可以将信道资源分配给其他用户使用。
二、多路复用技术的步骤1. 信号接入:将不同用户产生的信号接入到通信系统中。
用户的信号可以通过不同的方式接入,如数字化后通过信号结构器输入、模拟信号通过模数转换器转换为数字信号后输入等。
2. 信号编码:对每个用户的信号进行编码。
编码可以使得不同用户的信号在传输过程中相互独立,不会相互干扰。
常见的编码方式有频分编码、时分编码等。
3. 多路复用:将各个用户的信号按照多路复用技术的原理进行合并。
例如,对于频分多路复用技术,可以将每个用户的信号经过调制后分配到不同的频带中;对于时分多路复用技术,可以将每个用户的信号按照时间顺序分配到不同的时隙中。
4. 信号传输:将多路复用后的信号通过信道传输。
传输过程中需要保持信号的完整性和准确性,避免信号受到干扰或衰减。
5. 信号分解:在接收端,将传输的信号进行分解,分离出各个用户的信号。
分解可以使用与多路复用技术相对应的解复用技术,如频分解复用、时分解复用等。
6. 信号解码:对分离出的每个用户的信号进行解码。
频分多路复用技术
![频分多路复用技术](https://img.taocdn.com/s3/m/b7557bafe43a580216fc700abb68a98271feac26.png)
频分多路复用技术
频分多路复用技术(FDM)是一种多路复用技术,它将不同频段的信号分别分配到不同的信道中,以实现多路信号同时传输的目的。
在FDM系统中,每个信道的宽度是固定的,而每个信道所能承载的信号数量则取决于信号带宽和信道带宽之比。
FDM技术的应用十分广泛,特别是在无线通信领域中。
例如,在广播电视领域中,各个电视台会被分配到不同的频道中,这些频道之间不会相互干扰,同时也能够保证各个电视台信号的质量。
在移动通信领域中,FDM技术也被广泛应用于2G、3G、4G等移动通信网络中。
在这些网络中,FDM技术被用于将不同的用户数据分配到不同的频道中,以实现多用户同时传输数据的目的。
与FDM技术类似的还有时分多路复用技术(TDM),它将不同用户的信号分别分配到不同的时隙中,以实现多路信号同时传输的目的。
与FDM技术不同的是,TDM技术可以实现带宽的动态分配,以适应不同用户数据传输需求的变化。
总的来说,FDM技术在无线通信、广播电视等领域的应用非常广泛,它能够实现多路信号的同时传输,提高信道利用率和数据传输效率。
- 1 -。
SDM(空分复用)FDM(频分多路复用)TDM(时分多路复用)WDM(波分多路复用)CDMA(码分多址)
![SDM(空分复用)FDM(频分多路复用)TDM(时分多路复用)WDM(波分多路复用)CDMA(码分多址)](https://img.taocdn.com/s3/m/6764b00703d8ce2f006623f6.png)
时分复用(TDM,Time Division Multiplexing)就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片(简称时隙),并将这些时隙分配给每一个信号源使用,每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变,所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定,便于调节控制,适于数字信息的传输;缺点是当某信号源没有数据传输时,它所对应的信道会出现空闲,而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道,因此会降低线路的利用率。时分复用技术与频分复用技术一样,有着非常广泛的应用,电话就是其中最经典的例子,此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用,如SDH,ATM,IP和 HFC网络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术。
CDMA是采用数字技术的分支——扩频通信技术发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术,它是在FDM和TDM的基础上发展起来的。FDM的特点是信道不独占,而时间资源共享,每一子信道使用的频带互不重叠;TDM的特点是独占时隙,而信道资源共享,每一个子信道使用的时隙不重叠;CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输,它在信道与时间资源上均为共享,因此,信道的效率高,系统的容量大。CDMA的技术原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码(PN)进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去;接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等,正受到越来越多的运营商和用户的青睐。
频分复用(FDM,Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道),每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和,同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰,应在各子信道之间设立隔离带,这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作,每一路信号传输时可不考虑传输时延,因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分 复用(FDM)外,还有一种是正交频分复用(OFDM)。
频分多路复用
![频分多路复用](https://img.taocdn.com/s3/m/3d93bf0afbd6195f312b3169a45177232f60e42d.png)
频分多路复用频分多路复用(Frequency-division multiplexing,FDM),是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道,每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术。
FDM常用于模拟传输的宽带网络中。
在通信系统中,信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。
如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的,为了能够充分利用信道的带宽,就可以采用频分复用的方法。
在频分复用系统中,信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段,每路信号用其中一个频段传输,因而可以用滤波器将它们分别滤出来,然后分别解调接收。
频分复用原理频分复用原理[1]在物理信道的可用带宽超过单个原始信号(如原理图中的CH1、CH2和CH3这3路信号)所需带宽情况下,可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子信道;然后在每个子信道上传输一路信号,以实现在同一信道中同时传输多路信号。
多路原始信号在频分复用前,先要通过频谱搬移技术将各路信号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上,使各信号的带宽不相互重叠(搬移后的信号如图中的中间3路信号波形);然后用不同的频率调制每一个信号,每个信号都在以它的载波频率为中心,一定带宽的通道上进行传输。
为了防止互相干扰,需要使用抗干扰保护措施带来隔离每一个通道。
优缺点优点1.容易实现,技术成熟。
2. 信道复用率高,分路方便,因此频分多路复用是模拟通信中常采用的一种复用方式,特别是在有线和微波通信系统中应用十分广泛。
问题1.保护频带占用了一定的信道带宽,从而降低了FDM的效率;2.信道的非线性失真改变了它的实际频率特性,易造成串音和互调噪声干扰;3.所需设备随输入路数增加而增多,不易小型化;4.FDM不提供差错控制技术,不便于性能监测发展与应用发展历史上,电话网络曾使用FDM技术在单个物理电路上传输若干条语音信道。
这样,12路语音信道被调制到载波上各自占据4KHz带宽。
使用FFT实现任意三个同频带信号的频分复用
![使用FFT实现任意三个同频带信号的频分复用](https://img.taocdn.com/s3/m/ea70ebc403d276a20029bd64783e0912a2167cd9.png)
使用FFT实现任意三个同频带信号的频分复用频分复用(Frequency Division Multiplexing,简称FDM)是一种多路复用技术,通过将不同频率的信号叠加在同一条传输介质上,实现多个信号的同时传输。
FFT(Fast Fourier Transform,快速傅里叶变换)是一种高效的计算傅里叶变换的算法,可用于将时域信号转换为频域信号。
实现任意三个同频带信号的频分复用,首先需要生成这三个信号,并将它们转换为时域信号。
然后,对这三个时域信号分别进行FFT变换得到对应的频域信号,再将这三个频域信号叠加在一起,得到复用后的信号。
最后,将复用后的信号进行IFFT(Inverse Fast Fourier Transform,傅里叶逆变换)操作,得到时域信号,可以通过声音输出设备播放出来。
具体步骤如下:1.生成三个同频带信号,可以使用任意的信号生成方式,如正弦波、方波、三角波等,并确定它们的频率、幅度和相位。
2.将这三个信号叠加在一起,得到复用前的信号。
在时域上,这三个信号直接相加即可。
3. 对复用前的信号进行FFT变换,得到频域信号。
可以使用现有的FFT库或算法,如Cooley-Tukey算法。
4.将三个频域信号分别叠加在一起,得到复用后的频域信号。
频域信号的叠加可以简单地将三个信号的频谱相加。
5.对复用后的频域信号进行IFFT操作,得到时域复用后的信号。
同样可以使用现有的IFFT库或算法。
6.将复用后的信号输出到声音设备,通过喇叭或耳机播放出来。
需要注意的是,在进行FFT和IFFT的过程中,要根据采样的点数和采样频率进行适当的设置,以确保信号的准确性和恢复性。
频分复用技术广泛应用于无线通信领域,如电视广播、移动通信、卫星通信等,可以有效地提高信道利用率和传输效率。
通过使用FFT算法实现任意三个同频带信号的频分复用,可以更好地理解和应用这一技术。
频分多路复用系统设计说明
![频分多路复用系统设计说明](https://img.taocdn.com/s3/m/7b8b8c68f8c75fbfc67db21b.png)
*****************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2015年春季学期信号处理课程设计题目:频分多路复用系统的设计专业班级:通信工程姓名:学号:指导教师:成绩:摘要频分复用是一种用频率来划分信道的复用方式。
在FDM中,信道的带宽被划分成很多个互不重叠的频率段(子通道),每路信号占据其中一个字信道,并且各路之间必须留有未被占用的频段(防护频带)进行隔离,以防止信号重叠。
在接收端,采用适当的带通滤波器将多路信号分开,从而恢复出来所需要的信号。
本次以“频分多路复用系统的防真设计”为题目的《信号处理》课程设计,在MATLAB 仿真环境为基础,利用STMULINK仿真工具,根据频分复用的原理,仿真频分多路复用系统。
并设计必要的带通滤波器。
低通滤波器,从复用信号中恢复所采集的语音信号。
最后通过系统的仿真波形图对系统进行分析。
通过本次《信号处理》课程设计,再次熟悉了频分复用的相关理论知识,对如何通过SIMULINK仿真工具进行系统仿真也有了更清晰的认识和掌握。
关键词:频分复用;FFT;Matlab;频谱分析前言 (1)一、概述 (2)二、基本原理 (2)3.1 语音信号采样 (6)3.2 语音信号的调制 (7)3.3滤波器的设计 (8)3.4 信道噪声 (10)四、仿真及实验分析 (11)4.1 设计流程图 (11)4.2 语音信号的时域和频域仿真 (12)4.2.1 信号的时域仿真 (12)4.2.2信号频域仿真 (13)4.3 复用信号的频谱仿真 (13)4.4传输信号的仿真 (14)4.5 解调信号的频谱仿真 (15)4.6恢复信号的时域与频域仿真 (16)五、总结 (17)致谢 (17)参考文献 (19)附录 (20)依据频分复用的复用原理运用MATLAB仿真软件采集4路语音信号通过合适的高频载波调制,然后设计必要的带通滤波器和低通滤波器把得到的复用信号恢复成所采样的语音信号。
多路复用技术
![多路复用技术](https://img.taocdn.com/s3/m/4e400874d4d8d15abf234e32.png)
时分复用
频率
在 TDM 帧中的位置不变
ABCDABCDABCDABCD …
TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧
时间
9
时分复用
频率
在 TDM 帧中的 位置不变
ABCDABCDABCDABCD …
TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧
时间
10
时分复用
频率
共享光纤的光谱
与FDM的唯一区别:在WDM中使用的衍射光栅是无 源的,因此可靠性非常高。
18
计算机网络技术
在 TDM 帧中的 位置不变
ABCDABCDABCDABCD …
TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧
时间
11
时分复用
频率
在 TDM 帧中的 位置不变
ABCDABCDABCDABCD …
TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧 TDM 帧
应用:
时间
既可用于传输数字信号,也可用于传输模拟信号。
6
由此可见,信道的带宽越大,容纳的电话路数就 会越多。目前,在一根同轴电缆上已实现了上千路电 话信号的传输。多路频分复用系统又称为多路载波系 统。
用途:主要用于传送模拟信号,如有线或无线模
拟通信网 。频带传输也被称为宽带传输。
7
二、时分多路复用TDM (time division multiplexing): 1、基本原理:将一条物理信道,按时间分成若 干个时间片,轮流地给多个信号源使用,每个 时间片由复用的一个信号源占用。
对于数字通信系统主干网的复用都采用时分多路
复用技术。
12
时分复用可能会造成 线路资源的浪费
课程设计 频分多路复用系统设计
![课程设计 频分多路复用系统设计](https://img.taocdn.com/s3/m/fc9aed9a6529647d272852a4.png)
*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2015年秋季学期信号处理课程设计题目:频分多路系统的设计专业班级:12级通信工程姓名:学号:指导教师:成绩:摘要频分多路复用,是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道,每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术。
FDM常用于模拟传输的宽带网络中。
在通信系统中,信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。
如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的,为了能够充分利用信道的带宽,就可以采用频分复用的方法。
在频分复用系统中,信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段,每路信号用其中一个频段传输,因而可以用滤波器将它们分别滤出来,然后分别解调接收。
本设计是用FFT实现对三个同频带信号的频分复用,就是通过Matlab语言来实现的。
本设计报告分析了数字信号处理课程设计的过程。
用Matlab进行数字信号处理课程设计的思路,并阐述了课程设计的具体方法、步骤和内容。
关键词:滤波器设计;频分复用;频谱分析目录前言 (1)一、设计任务及要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计要求 (2)二、设计作用及其目的 (3)三、设计过程及原理 (4)3.1 频分复用通信系统模型建立 (4)3.2 语音信号采样 (6)3.3 语音信号的调制 (8)3.4 系统的滤波器设计 (9)3.5 信道噪声 (10)四、MATLAB仿真 (11)4.1 语音信号的时域和频域仿真 (11)4.2 复用信号的频谱仿真 (12)4.3传输信号的仿真 (13)4.5解调信号的频谱仿真 (14)4.6恢复信号的时域与频域仿真 (15)五、心得体会 (18)六、附录 (19)七、参考文献 (25)前言当一条物理信道的传输能力高于一路信号的需求时,该信道就可以被多路信号共享。
复用就是解决如何利用一条信道同时传输多路信号的技术。
实验3 频分复用与解复用实验
![实验3 频分复用与解复用实验](https://img.taocdn.com/s3/m/621bb7f09b89680203d8259f.png)
实验3 频分复用/解复用实验一、实验目的1.了解线路成形和频分复用的概念;2.了解线路成形和频分复用的实现方法。
二、实验仪器1.线路成形及频分复用模块,位号:D2.时钟与基带数据发生模块,位号:G3.信道编码与ASK FSK PSK QPSK调制,位号A、B4.FSK解调模块,位号C5.20M双踪示波器1台6.信号连接线5根三、实验原理(一)频分复用的概念频分多路复用记为FDM,是过去几十年,在模拟电话通信系统中,占统治地位的复用方式。
我们以电缆多路模拟电话系统为例,说明频分多路复用的原理。
通常一路电话占用的频带宽度为0-4KHZ,而电缆可用带宽则远大于4KHZ,例如对称电缆可用带宽约为300KHZ,若是同轴电缆,可用带宽更宽。
因此一根电缆,仅供一路电话传输是极大的浪费。
然而,多路信号若不加处理,直接加在同一条电缆中进行传输,将造成相互干扰,无法实现通信。
为了能在同一条电缆中传输多路信号,同时互不干扰,其中一种方法是频分复用。
频分复用是发送端采用调制技术,将各路0-4 KHZ的话音信号,搬移到事先设定的,电缆可用频带的不同位置上;接收端采用不同频带范围的带通滤波器分别取出各路信号,并用解调技术还原出原来的话音信号。
因此频分复用的本质是:按调制后信号带宽要求,将传输信道有效通带,分为若干个排列紧凑同时又不重迭的子信道,每一路话音占用一个指定的子信道,从而实现多路通信,并且互不干扰。
由上可见,频分多路,要互不干扰,滤波器的设计与制作是关键。
线路成形的概念:线路成形又称线路形成器或成形滤波器等。
如前所述,在频分复用中,为了能在线路(电缆)有限的可用频带内,尽可能多地安排通话的路数,而且互不干扰,则它要求每一路话占用的频带宽度窄,并且带外辐射小。
为减小带外辐射,在频分复用发送端,各路信号合路前,需对信号进行滤波,常称为成形滤波;同时接收端要求带通滤波器特性好,这样才能把各路信号分别选择出来,这是频分复用的基本要求。
第8章多路复用技术
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总的比较,TDM的设备要简单些. 总的比较, 的设备要简单些. 的设备要简单些
计算机网络通信原理——多路复用技术
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TDM与FDM的比较 与 的比较
3. 关于信号间干扰 关于信号间干扰 在FDM系统中,信道的非线性会在系统中产生交调失真和高 系统中, 系统中 次谐波,引起话间串扰,因此, 次谐波,引起话间串扰,因此,FDM对线性的要求比单路通 对线性的要求比单路通 信时要严格得多. 信时要严格得多. 在TDM系统中,多路信号在时间上是分开的,因此 对线性 系统中, 系统中 多路信号在时间上是分开的,因此, 的要求与单路通信时的一样,对信道的非线性失真要求可降 的要求与单路通信时的一样, 系统中各路间串话比FDM的要小. 的要小. 低,系统中各路间串话比 的要小
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TDM与FDM的比较 与 的比较
2. 关于设备复杂性 就复用部分而言,FDM设备相对简单,TDM设备较为复杂; 就复用部分而言, 设备相对简单, 设备较为复杂; 设备相对简单 设备较为复杂 就分路部分而言,TDM的数字滤波器比 就分路部分而言, 的数字滤波器比FDM的模拟滤波器分 的数字滤波器比 的模拟滤波器分 路简单,可靠,而且TDM中的所有滤波器都是相同的滤波器. 中的所有滤波器都是相同的滤波器. 路简单,可靠,而且 中的所有滤波器都是相同的滤波器 FDM中要用到不同的载波和不同的带通滤波器,因而滤波设 中要用到不同的载波和不同的带通滤波器, 中要用到不同的载波和不同的带通滤波器 备相对复杂. 备相对复杂.
计算机网络通信原理——多路复用技术
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三种不同的传输方式
单单放调调
单载波调制,FDM及OFDM三种方式的比较 单载波调制, 及 三种方式的比较
频分复用系统
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第1章传输设计(频分复用)1.1频分复用设计原理若干路信息在同一信道中传输称为多路复用。
由于在一个信道传输多路信号而互不干扰,因此可提高信道的利用率。
按复用方式的不同可分为:频分复用(FDM)和时分复用(TDM)两类。
频分复用是按频率分割多路信号的方法,即将信道的可用频带分成若干互不交叠的频段,每路信号占据其中的一个频段。
在接收端用适当的滤波器将多路信号分开,分别进行解调和终端处理。
时分复用是按时间分割多路信号的方法,即将信道的可用时间分成若干顺序排列的时隙,每路信号占据其中一个时隙。
在接收端用时序电路将多路信号分开,分别进行解调和终端处理。
频分复用原理框图如图1所示。
图中给从的是一个12路调制、解调系统框图。
图2-1 频分复用原理框图1.2频分复用设计指标设计一个频分复用调制系统,将12路语音信号调制到电缆上进行传输,其传输技术指标如下:1. 语音信号频带:300Hz~3400Hz。
2. 电缆传输频带:60KHz~156KHz。
3.传输中满载条件下信号功率不低于总功率的90%。
4.电缆传输端阻抗600Ω,电缆上信号总功率(传输频带内的最大功率)不大于1mW。
语音通信接口采用4线制全双工。
音频端接口阻抗600Ω,标称输入输出功率为0.1mW。
滤波器指标:规一化过渡带1%,特征阻抗600Ω,通带衰耗1dB,阻带衰耗40dB(功率衰耗),截止频率(设计者定)。
系统电源:直流24V单电源。
1.3频分复用原理在通信系统中,信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。
如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的,为了能够充分利用信道的带宽,就可以采用频分复用的方法。
在频分复用系统中,信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段,每路信号用其中一个频段传输。
系统原理如图2所示。
以线性调制信号的频分复用为例。
在图2-2中设有n路基带信号,图2-2频分复用系统组成方框图为了限制已调信号的带宽,各路信号首先由低通滤波器进行限带,限带后的信号分别对不同频率的载波进行线性调制,形成频率不同的已调信号。
FDMA通信系统的设计
![FDMA通信系统的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/fe406b0d04a1b0717ed5dd9a.png)
加) 移动通信中频分复用技术的分析和研究频分多路复用系统的信道复用率高,分路方便,因此目前模拟通信中常采用这种复用方式,特别是在有线和微波通信系统中应用广泛。
一、原理研究和分析1、频分复用的原理复用是指将若干个彼此独立的信号合并成可在同一信道上传输的复合信号的方法,常见的信号复用采用按频率区分与按时间区分的方式,前者称为频分复用,后者称为时分复用。
通常在通信系统中,信道所提供的带宽往往比传输一路信号所需要的带宽宽得多,这样就可以将信道的带宽分割成不同的频段,每频段传输一路信号,这就是频分复用(frequencydivision multiple access)(FDMA)。
为此,在发送端首先要对各路信号进行调制将其频谱函数搬移到相应的频段内,使之互不重叠。
再送入信道一并传输。
在接收端则采用不同通带的带通滤波器将各路信号分隔,然后再分别解调,恢复各路信号。
调制的方式可以任意选择,但常用的是单边带调制。
因为每一路信号占据的频段小,最节省频带,在同一信道中传送的路数可以增加。
cos(Q/)图1频分复用系统的示意图图1给出了频分复用系统的示意图。
如图所示,其中f1(t),f2(t), …,fn(t)为n路低频信号,通过调制器形成各路处于不同频段上的边带信号。
频分复用的理论基础仍然是调制和解调。
通常为防止邻路信号的相互干扰,相邻两路间还要留有防护频带,因此各路载频之间的间隔应为每路信号的频带与保护频带之和。
以语音信号为例,其频谱一般在0.3~3.4kHz范围内,防护频带标准为900Hz,则每路信号占据频带为 4.3kHz,以此来选择相应的各路载频频率,在接收端则用带通滤波器将各路信号分离再经同步检波即可恢复各路信号,为减少载波频率的类型,有时也用二次调制。
频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDMA外,还有一种是正交频分复用(OFDM。
(1)传统的频分复用传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC网络电视信号的传输了,不管是模拟电视信号还是数字电视信号都是如此,因为对于数字电视信号而言,尽管在每一个频道(8 MHz)以内是时分复用传输的,但各个频道之间仍然是以频分复用的方式传输的。
计算机网络原理 频分多路复用技术
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计算机网络原理 频分多路复用技术
频分多路复用(Frequency Division Multiplexing ,FDM )是一种在信道上同时发送多个模拟信号的方法,它将传输频带划分为若干个子信道(或频带)。
信道中的每一个频带都有它自己的载波信号,而且其载波信号的频率是惟一的。
然后,各个频带的载波信号受到一个信号的调制,就像在FM 中一样。
各个频带的频率之间未使用每个频率范围确保了信号不会彼此干扰。
频分多路复用信号中的各个频带是为分配给它的信息所保留的。
如果没有发送信息,那么频率将保持不用,这些保持不用的频率以及保留未使用的频率范围将降低频分多路复用的效率。
频分多路复用技术是在20世纪30年代由电话公司开发的,用来在一条电线上结合多个语音信号。
它可以用于语音、视频或数年据信号,但是它最常见的应用是无线电广播传输和有线电视。
它还可能用来在长途模拟线路上传输多个语音信号。
因为频分多路复用技术是多路传输的一种较早、效率较低下的形式,所以它在现代数据网络中的使用是有限的。
图1-15为一个频分多路复用模型。
mux/
mux/demux A B C A B
C
图1-15为一个频分多路复用系统。
用于正交频分复用系统的多路复用装置及方法[发明专利]
![用于正交频分复用系统的多路复用装置及方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c1cc0ae7a6c30c2258019ebd.png)
专利名称:用于正交频分复用系统的多路复用装置及方法专利类型:发明专利
发明人:鲍东山,李旭明,司宏伟
申请号:CN200810115860.4
申请日:20080630
公开号:CN101340415A
公开日:
20090107
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种用于正交频分复用系统的多路复用装置,包括:将N路差分调制符号序列进行组合并映射到反向快速傅立叶变换IFFT的子载波的第一单元,N为大于1的整数;和进行多个子载波的IFFT 以完成对多路差分调制符号序列的频分复用的第二单元。
所述多路复用传输装置不仅可以实现在差分正交频分复用系统中对多路信号进行复用传输,而且该装置实现起来非常简单。
本发明还公开一种用于正交频分复用系统的多路复用方法。
申请人:北京新岸线移动多媒体技术有限公司
地址:100084 北京市海淀区中关村东路1号院清华科技园8号楼科技大厦A座16层
国籍:CN
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*****************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2015年春季学期信号处理课程设计题目:频分多路复用系统的设计专业班级:通信工程姓名:学号:指导教师:成绩:摘要频分复用是一种用频率来划分信道的复用方式。
在FDM中,信道的带宽被划分成很多个互不重叠的频率段(子通道),每路信号占据其中一个字信道,并且各路之间必须留有未被占用的频段(防护频带)进行隔离,以防止信号重叠。
在接收端,采用适当的带通滤波器将多路信号分开,从而恢复出来所需要的信号。
本次以“频分多路复用系统的防真设计”为题目的《信号处理》课程设计,在MATLAB 仿真环境为基础,利用STMULINK仿真工具,根据频分复用的原理,仿真频分多路复用系统。
并设计必要的带通滤波器。
低通滤波器,从复用信号中恢复所采集的语音信号。
最后通过系统的仿真波形图对系统进行分析。
通过本次《信号处理》课程设计,再次熟悉了频分复用的相关理论知识,对如何通过SIMULINK仿真工具进行系统仿真也有了更清晰的认识和掌握。
关键词:频分复用;FFT;Matlab;频谱分析前言 (1)一、概述 (2)二、基本原理 (3)3.1 语音信号采样 (6)3.2 语音信号的调制 (7)3.3滤波器的设计 (8)3.4 信道噪声 (10)四、仿真及实验分析 (12)4.1 设计流程图 (12)4.2 语音信号的时域和频域仿真 (12)4.2.1 信号的时域仿真 (12)4.2.2信号频域仿真 (13)4.3 复用信号的频谱仿真 (13)4.4传输信号的仿真 (14)4.5 解调信号的频谱仿真 (15)4.6恢复信号的时域与频域仿真 (16)五、总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附录 (21)依据频分复用的复用原理运用MATLAB仿真软件采集4路语音信号通过合适的高频载波调制,然后设计必要的带通滤波器和低通滤波器把得到的复用信号恢复成所采样的语音信号。
在整个设计过程中运用MATLAB仿真软件进行仿真,对采样的语音信号进行频域和时域的分析。
通过本次设计可以加深我们FDMA系统的认识和掌握学会对信道噪声的干扰进行分析和消除,同时学会MATLAB软件的基本使用及对软件的设计和仿真掌握低通和带通滤波器的设计。
在低通滤波阶段,得到的恢复信号与原始信号基本一致,但是频谱在0Hz附近有所失真,这是由于频谱混叠所致,各信号频谱混叠部分均为高频部分,即频率最高的区域,引起高频部分失真,这是因为传输期间引入频率高于模拟信号的噪声,所以如果在完全无噪声的环境中进行传输,可得无失真的恢复信号。
仿真结果分析表明,信号在频分复用时还存在着频间干扰的问题,对此,采用了适当加大保护频带的方法,在较大程度上使该问题得以解决,至于完全消除频谱间的干扰,还有待进一步研究与完善。
1一、概述1.1 研究背景和意义要求学生独立应用所学知识,对通信系统中的典型部件电路进行方案设计、分析制作与调测电路。
通过本专题设计,掌握频分复用的原理,熟悉简单复用系统的设计方法。
频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和,同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰,应在各子信道之间设立隔离带,这样就保证了各路信号互不干扰。
频分复用是通信中广泛使用的一种通信方式。
频分复用技术可以使不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上传输。
本次课程设计要求设计三路频分复用系统。
通过这次课程设计欲达到以下目的:巩固课程所学的有关理论知识;加深对频分复用系统的理解和掌握;掌握带通滤波器和低通滤波器的设计;掌握MATLAB软件的基本使用;学会使用MATLAB软件进行一些仿真和设计。
1.2 MATLAB简介MATLAB(矩阵实验室)是MATrix LABoratory的缩写,是一款由美国The MathWorks 公司出品的商业数学软件。
MATLAB是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。
除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外,MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言(包括C,C++和FORTRAN)编写的程序。
尽管MATLAB主要用于数值运算,但利用为数众多的附加工具箱(Toolbox)它也适合不同领域的应用,例如控制系统设计与分析、图像处理、信号处理与通讯、金融建模和分析等。
另外还有一个配套软件包Simulink,提供了一个可视化开发环境,常用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。
23二、基本原理 传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC 网络电视信号的传输了,不管是模拟电视信号还是数字电视信号都是如此,因为对于数字电视信号而言,尽管在每一个频道(8MHz)以内是时分复用传输的,但各个频道之间仍然是以频分复用的方式传输的。
频分多址(FDMA )是使用最早、目前使用较多的一种多址接入方式,广泛应用于卫星通信、移动通信、一点多址微波通信系统中。
FDMA 通信系统核心的思想是频分复用(FDM ),复用是一种将若干个彼此独立的信号合并为一个可在同一个信道上传送的复合信号的方法。
例如,在电话通信系统中,语音信号频谱在300—3400Hz 内,而一条干线的通信资源往往远大于传送一路语音信号所需的带宽。
这时,如果用一条干线只传一路语音信号会使资源大大的浪费,所以常用的方法是“复用”,使一条干线上同时传输几路电话信号,提高资源利用率。
频分复用(FDM )是信道复用按频率区分信号,即将信号资源划分为多个子频带,每个子频带占用不同的频率,如图(1)所示。
然后把需要在同一信道上同时传输的多个信号的频谱调制到不同的频带上,合并在一起不会相互影响,并且能再接收端彼此分离开。
频分复用的关键技术是频谱搬移技术,该技术是用混频来实现的。
混频的原理,如图(2)所示。
混频过程的时域表示式为:)2cos()()(0t f t x t s π⋅= (1)图 1 频分复用的子频带划分其双边带频谱结构如图(3)所示。
其中,下边带也称为反转边带,从低到高的频率分4量是基带频率分量的翻转,双边带频谱经过低通滤波就可以得到下边带;上边带也称为正立边带,从低到高频率分量与基带频率分量一致,双边带频谱经过高通滤波就可以得到上边带。
图 2 混频原理图 3 双边带频谱结构从图(3)可以看出上、下边带所包含的信息相同,所以恢复原始数据信息只要上边带和下边带的其中之一即可。
另外,混频器本身不是线性设备。
线性设备的输出与输入信号具有相同的频率成分,只以幅度和相位的不同来区分。
但是,混频器所对应的调制方式之所以称之为“线性调制”,主要是由于从频谱的角度只进行了简单的搬移。
在FDMA 通信系统中,首先把传输频带划分为若干个较窄的且互不重叠的子频带,每个用户分配带一个固定子频带,按频带区分用户,如图(4)所示。
信号调制到该子频带内,各用户信号同时传送,接收时分别按频带提取信号,实现多址通信。
所以FDMA 实现的是频率域上的正交性。
其中FDMA 的正交分割条件为:⎩⎨⎧≠==⎰mn m n df f x f x n f f m ,,01)()(21 (2) 如果用理想滤波器分割各用户信号,不需要保护间隔也能满足正交分割条件。
但是,理想滤波器在工程上是不可能实现的,则各信号间总存在一定的相关性,总会有一定的干扰。
因此各频带之间需留有一定的保护间隔以减少各频带之间的串扰。
FDMA 有采用模拟调制的,也有采用数字调制方式的,可以由一组模拟信号用频分复用方式(FDM/FDMA)或一组数字信号用时分复用方式(TDM/FDMA)占用一个较宽的频带,调制到相应的子频带后传送到同一个地址。
图 4 频分多址的子频带划分通过前面的分析可以得出FDMA通信系统之所以可以使不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上传输,其核心的思想是频分复用。
即不同的信号运用不同的载波进行调制,而载波带宽被划分为多种不同频带的子信道,每个子信道可以并行传送一路信号。
而接收端通过不同的带通滤波器将各路不同的信号提取出来,再通过解调和低通滤波器,进而恢复原始信号。
从而可以得到如图(5)所示的简化FDMA通信模型。
图5 频分复用通信系统模型56三、频分多路复用系统设计3.1 语音信号采样语音信号的采样即为信号的抽样过程,是把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号,其实质就是用一固定频率的抽样信号周期性的读出或测量该连续时间模拟信号。
设抽样信号的频率为s f ,则抽样周期为s T 。
抽样以后的信号仍为模拟量,只不过是时间上离散的脉冲调制信号。
如图(6)所示,f(t)为输入的被抽样信号,p(t)为抽样信号,而f 0(t)为抽样后输出信号。
理想的抽样应是冲激序列,但实际抽样通常是平顶抽样或自然抽样。
图 6 抽样过程波形抽样的理论基础是抽烟定理,它说明在什么条件下能从抽样输出信号f 0(t)中恢复输入信号f(t)。
根据频谱分析理论,只有抽样信号的频率不发生重叠现象时,抽样的频谱才能与信号频谱相一致。
因此,抽样定理可表述为:为了使抽样信号f 0(t)能完全恢复连续信号f(t),抽样信号重复频率s f 必须大于等于2倍的H f ,H f 为包含任何干扰在内的信号f(t)7的最高有效频率,即H s f f 2≥ (3)其中,H s f f 2=为奈奎斯特频率。
由于实际滤波器特性的不理想,抽样频率s f 通常都有高于H f ,一般取3到5倍H f 。
语音信号频谱在300—3400Hz 内,由(3)式可知语音采样频率s f 必须大于6.8KHz 。
在MATLAB 数据采集箱中提供语音采集wavrecord 命令,wavrecord 命令利用Windows 音频输入设备记录声音,其调用形式为:wavrecord (n ,fs ,ch)。
利用Windows 音频输入设备记录n 个音频采样, 频率为fs Hz ,通道数为ch 。
采样值返回到一个大小为n*ch 的矩阵中。
缺省时,fs = 11025 ,ch = 1。
其中MATLAB 提供的标准音频采样频率有:8000、11025、22050 和44100Hz 。
为了保证语音的质量,本次设计中取语音信号的采用频率为44100Hz ,该采样频率为语音信号CD 音质。
语音信号采集后,可以用MATLAB 数据采集箱中wavwrite 命令保存采集的语音信号。
3.2 语音信号的调制语音信号的调制即为频分复用的混频过程,该过程关键是对各路语音信号载波频率的选取。
混频过程的时域表示式如前面的(1)式所示,为双边带信号(DSB ),它的带宽是基带信号带宽H f 的2倍,即调制后的带宽为:H f B 2= (4)为了使各个信号不会相互干扰,各个载频的间隔既要大于调制后带宽B ,设各载波的频率间隔为g f ,由于kHz f H 4.3=,所以kHz kHz f B f H g 8.64.322=⨯==≥ (5)另外,在选取各路信号载波频率时,还需要考虑混叠频率a f 。