精品课件-数字通信原理与技术-第4章

的方法。在频分多路复用中，信道的带宽被分成若干个相互不重 叠的频段，每路信号占用其中一个频段，因而在接收端可采用适 当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的原始信号， 这个过程就是多路信号复接和分接的过程。
第4章 多路复用与数字复接
图4-1 (a)是频分多路复用的系统原理框图。设有N路相似的 消息信号f1(t)，f2(t)，…，fN(t)，各消息的频谱范围为Wm。由 系统框图可见，在系统的输入端，首先要将各消息复接，各路输 入信号先通过低通滤波器(LPF), 以消除信号中的高频成分， 使 之变为带限信号。然后将这一带限信号分别对不同频率的载波进 行调制，N路载波ωc1，ωc2，…，ωcN，称为副载波。 若输入信 号是模拟信号，则调制方式可以是DSB-SC、AM、SSB、 VSB 或FM， 其中SSB方式频带利用率最高，若输入信号是数字信号， 则调制 方式可以是ASK、FSK、PSK等各种数字调制。
考虑两级调制，若将N个信号分成m个组，每组由n路单边带信 号组成， 每路调制在一个副载波上，则各组的副载波应当相同， 显然，这时选择的mn≥N。具有相同频谱宽度的m个已调信号再进 行第二次单边带调制，所用的m个主载波为ωa1, ωa2, , ωam ， 这些载波间隔应大于nWm。最后将m组单边带信号合成为总信号fs(t) 送入信道传输。
第4章 多路复用与数字复接
在接收端，基本处理过程恰好相反。如果总信号是通过 BPF
滤出相应的支路信号，然后通过副载波解调，送低通滤波器 得到各路原始消息信号；如果总信号是经过主载波调制后送 到信道的，则先要用主解调器DEM把包括各路信号在内的总 信号从载波ωa上解调下来，然后就像上述无主载波调制信号 一样将总信号送入各路带通滤波器，完成原始信号的恢复。
实际的多路载波电话系统采用多级调制、分层结构形式， 图 4-3给出了实际系统的框图和频谱结构图。
第4章 多路复用与数字复接
… … …
基群
1 2
第一级
12
MU X
1
话 音 信道
2
5
第一级
MU X
(a)
超群
1 2 10
主群 第一级
MU X
图4-3 多路载波电 (b) 话音信号基带频谱图；
倍。N 频分
复用多用于模拟通信系统中，特别是在有线和微波通信系统
中应用广泛。
频分复用的缺点是设备庞大、复杂，路间不可避免地会
出现干扰，这是由系统中非线性因素引起的。
第4章 多路复用与数字复接
4.1.2 复级法FDM
当复用路数很大时，可以采用复级法实现FDM，通常利用多级 调制产生合成信号fs(t)。
(c) 基群信号的频谱配置； (d) 超群信号的频谱配置
第4章 多路复用与数字复接
超 群1(L SB)
543 21
超 群2(USB)
1 2 3 45
1 2
1
1 2
1
1 2
1
1 2
1
1 2
1
312 kHz
552 kHz
1
1 2
1
1 2
1
1 2
1
1 2
1
1 2
60 kHz
300 kHz
(d)
图4-3 多路载波电话系统的组成及频谱结构图 (a) 多路载波电话系统原理框图； (b) 话音信号基带频谱图；
第4章 多路复用与数字复接
图4－1 直接法FDM系统的原理图及频谱图 (a)系统原理框图；(b)频谱图
第4章 多路复用与数字复接 在某些信道中，总信号fs(t)可以直接在信道中传输，这时所需的
WSSB=NWm+(N-1)Wg=Wm+(N-１)Ws
在无线信道中，如采用微波频分复用线路，总信号fs(t)还必须经 过二次调制，这时所使用的主载波ωa要比副载波ωcN高得多。 最 后，系统把载波为ωa的已调波信号送入信道发送出去。主载波调 制器MOD可以采用任意调制方式，视系统的具体情况而定， 通常 采用调频(FM)方式。
(c) 基群信号的频谱配置； (d) 超群信号的频谱配置
第4章 多路复用与数字复接
由此可见，第一次复用是将12路话音信号合成为一个基 群；第二次调制是将５个基群复用为一个超群，共60路电话； 第三次再将10路超群复用为一个主群，共600路电话。如果需 要更多的电话，可以将多个主群再进行复用，组成超主群或 者巨群。每路电话信号的频率范围应在300～3400Hz，为了在 各路已调信号间留有保护间隔，每路电话信号取4000Hz作为 标准带宽。图4－3(a)是多路载波电话系统原理框图；4－3(b) 是话音信号基带频谱。
(c) 基群信号的频谱配置； (d) 超群信号的频谱配置
第4章 多路复用与数字复接
0 4kHz f
(b)
基 群A(LSB)
基 群B(USB)
1 2
11 10
9
87
6
54
3
2
1
60 kHz
48 kHz
108 kHz
1
23
45
6
78
9
111 012
148 kHz
196 kHz
(c)
图4-3 多路载波电话系统的组成及频谱结构图 (a) 多路载波电话系统原理框图； (b) 话音信号基带频谱图；
频分多路复用就是利用各路信号在频域上互不重叠来区 分的，复用路数的多少主要取决于允许的带宽和费用，传输 的路数越多，则信号传输的有效性越高。
第4章 多路复用与数字复接
频分复用的优点是复用路数多，分路方便；多路信号可
同时在信道中传输，节省功率，当N路话音信号进行复用时，
总功率不是单个消息所需功率的N倍，而是
第4章 多路复用与数字复接
第4章 多路复用与数字复接
4.1 频分多路复用(FDM) 4.2 正交频分复用(OFDM) 4.3 时分多路复用(TDM) 4.4 波分多路复用(WDM) 4.5 码分多路复用(CDM) 4.6 多址通信技术
第4章 多路复用与数字复接
4.1 频分多路复用（FDM）
4.1.1 直接法FDM 当复用的路数不是很大时可用直接法实现FDM。 频分多路复用是指将多路信号按频率的不同进行复接并传输
复级法FDM的系统原理框图及频谱图如图4-2(a)、(b)所示。
第4章 多路复用与数字复接
图4-2 复级法FDM (a) 系统原理框图； (b) 频谱图
第4章 多路复用与数字复接
将直接法和复接法进行比较可知，两者最大容量均为N=mn， 但所用的载波数不同，直接法所用的载波数为mn，而复接法为 (m+n)， 故可节约载波数为(mn-m-n)。 在两级复用系统中，复 级法需要(mn+m)个调制器， 而直接法需要mn个， 两级复用比单 级多用m个调制器。