频分复用系统的LABVIEW实现

频分复用系统的LABVIEW实现

【摘要】频分复用是按频率分割多路信号的方法，也就是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分法，即将信道的可用时间分成若干顺序排列的时隙，每路信号占据其中的一个时隙。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。本文就利用LABVIEW软件模拟频分复用的通信过程及通信质量。

【关键词】频分复用；LABVIEW；调制；解调

0.引言

若干路独立的信号在同一信道中传送称为复用。由于在一个信道传输多路信号而互不干扰，因此可以提高信道的利用率。按复用方式的不同复用可分为频分复用（FDM）和时分复用（TDM）两类。

1.频分复用原理

以线性调制信号的频分复用为例，其原理如下设有n路基带信号，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。为了避免已调信号的频谱交叠，各路已调信号由带通滤波器进行限带，相加形成频分复用信号后送往信道传输。在接收端首先用带通滤波器将多路信号分开，各路信号由各自的解调器进行解调，再经低通滤波器滤波，恢复为原调制信号。

各路载频的间隔除了考虑信号频谱不重叠外，还应考虑到传输过程中邻路信号的相互干扰，以及带通滤波器制作的困难程度。因此在选择各路载波信号的频率时，在保证各路信号的带宽以外，还应留有一定的防卫间隔，一般要求相邻载波之间的间隔为

ΔB=Bs+Bg1-1

1-1式中Bs为已调信号带宽，Bg为防卫间隔。

频分复用的优点是信道的利用率高，允许复用的路数多，分路也很方便。缺点是设备复杂，不仅需要大量的调制器、解调器和带通滤波器，而且还要求接收端提供相干载波。此外，由于在传输过程中的非线性失真，在频分复用中不可避免地会产生路径干扰。若传输的是话音信号，则称这种干扰为串音。这说明频分复用信号的抗干扰性能较差。

为了减少载频的数量和各种部件的类型，并使滤波器的制作比较容易，一般都采用多级调制的方法。

2.时分复用原理

时分复用TDM是采用同一物理连接的不同时段来传输不同的信号，也能达到多路传输的目的。时分多路复用以时间作为信号分割的参量，故必须使各路信号在时间轴上互不重叠。时分多路复用适用于数字信号的传输。由于信道的位传输率超过每一路信号的数据传输率,因此可将信道按时间分成若干片段轮换地给多个信号使用。每一时间片由复用的一个信号单独占用,在规定的时间内,多个数字信号都可按要求传输到达,从而也实现了一条物理信道上传输多个数字信号。假设每个输入的数据比特率是9.6kbit/s,线路的最大比特率为76.8kbit/s,则可传输8路信号。

3.多级调制

多级调制是指在一个复用系统内，对同一个基带信号进行两次或两次以上同一种方式的调制。图2.1为两级单边带调制的复用系统。图中共有12路基带信号，每路信号的频率范围均为300Hz?荠3400Hz。第一级调制采用3种载频，分别为１２ｋHz,１６ｋHz，２０ｋHz。将12路信号分为4组，每组3路信号对这3种载频进行调制，调制后去上边带，形成频率范围为１２ｋHz?荠２４ｋHz 的3路频分复用信号。这样的信号共有4组，其频率宽度完全是相同的，以4组信号作为调制信号进行第二级调制，第二级载频为８４ｋHz,９６ｋHz，１０８ｋHz，１２０ｋHz，调制后取下边带，形成频率范围为６０ｋHz?荠１０８ｋHz的12路频分复用信号。

两级调制共使用7种载频和7种类型的带通滤波器。若采用一级调制则要使用12种载频和12种类型的带通滤波器。在第二级调制时，由于调制信号的带宽增加为１２ｋHz，因此有利于带通滤波器的制作。

如果需要复用的路数为ｎ，采用二级调制方式，将ｎ路分为ｎ２组，每组中有ｎ１路信号，这时有

ｎ＝ｎ１ｎ２3-1

两级调制所需载频数及相应部件的类型数为

ｎ１＋ｎ２＜ｎ3-2

但调制部件所需的数目为

ｎ１ｎ２＋ｎ２＞ｎ3-3

这说明载频种类数和部件的类型数虽然减少了，但增加了调制部件的数目，即多级调制是以增加部件的数目来换取类型的减少，但设备的实现却比较容易。

图２.1两级点边带调制的复用系统

随着路数的增加，多级调制的优越性越加明显。在模拟载波通信中一般都采用四级调制，调制方式多为单边带。在不同的通信系统中，多级调制也可以采用频率调制方式。

4.复合调制

采用两种或两种以上调制方式形成的复用系统称为复合调制系统。在模拟调制中，通常先形成频分复用信号，然后再进行第二种调制。在数字调制中，通常先形成时分复用信号，然后再进行第二种调制。

ＳＳＢ/ＦＭ复合调制系统。第一级采用频分复用的ＳＳＢ调制，设每路调制信号带宽为Ｗ，ｎ路频分复用信号的带宽为ｎＷ。第二级调制采用调频，其载频为ωＦ。调频信号带宽取决于调频指数。

BVIEW仿真图

5.1前面板

5.2 后面板

6.总结

从前面板可见正弦波、三角波、方波3路不同的信号波形及频谱，在发送端首先将3路同频的基带信号分别调制到、、这3个不同的载频上去，再经合路器合路，得到合路后的信号送入信道进行传输。合路信号的时域波形是三路重叠，而频谱是不重叠的。接收端首先将合路信号分路，再经解调，恢复3路基带信号。■

【参考文献】

［１］樊昌信，等．通信原理．第五版．国防工业出版社．

［２］曹志刚，钱亚生．现代通信原理．清华大学出版社．

［３］南利平．通信原理简明教程．清华大学出版社．

［４］［美］john G.Proakis．数字通信．第四版．

［５］［美］June Jamrich Parsons Dan Oja．计算机文化．

［６］［美］Gary W.Johnson Richard Jennings．LabVIEW图形编程．