1;2;3;本章主要内容;5;6;7;由于各个支路信号往往不是严格的限带信号,图中各路基带信号首先通过低通滤波器(LPF)限制基带信号的带宽。为避免各路信号的频谱出现相互混叠,还需要经过带通滤波器,然后,各路信号分别对各自的载波进行调制、合成后送入信道传输。在接收端,采用不同中心频率的带通滤波器分别提取各路已调信号,然后解调、低通滤波器后恢复出基带信号。
频分复用原理
由于传统的频分复用本身存在很多技术局限,因为相应地提出了一种多载波调制技术—正交频分复用技术(OFDM)。
OFDM是将调制信号分成多路,对多个再频率上等间隔分布且相互正交的子载波进行调制,然后将频分复用组合在一起。;2.频分多路复用方式
频分多路复用方式可分为直接法FDM和复级法FDM两种。
(1)直接法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。;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;在某些信道中,总信号fs(t)可以直接在信道中传输,这时所需的最小带宽为;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,而是倍。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。;2.频分多路复用方式
(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)。
;复级法FDM的系统原理框图及频谱图
(a)系统原理框图;(b)频谱图;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???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。
实际的多路载波电话系统采用多级调制、分层结构形式。;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;多路载波电话系统的组成及频谱结构图
(b)话音信号基带频谱图;(c)基群信号的频谱配置;;多路载波电话系统的组成及频谱结构图
(d)超群信号的频谱配置;主群频谱配置图
(a)L600主群频谱配置图;(b)U600主群频谱配置图;调频立体声系统原理框图
(a)发送端框图;(b)基带信号频谱;(c)复用信号频谱;(d)接收端框图;调频立体声系统原理框图
(a)发送端框图;(b)基带信号频谱;(c)复用信号频谱;(d)接收端框图;1.时分多路复用的基本原理
抽样定律——一个频带限制在0到fx以内的低通模拟信号x(t),可以用时间上离散的抽样值来传输,抽样值中包含有x(t)的全部信息,当抽样频率fs≥2fx时,可以从已抽样的输出信号中用一个带宽为fx≤B≤fs-fx的理想低通滤波器不失真地恢复出原始信号。
由于单路抽样信号在时间上离散的相邻脉冲间有很大的空隙,在空隙中插入若干路其他抽样信号,只要各路抽样信号在时间上不重叠并能区分开,那么一个信道就有可能同时传输多路信号,达到多路复用的目的。这种多路复用称为时分多路复用(TDM)。;TDM系统框图及波形
(a)TDM系统框图;(b)第1路抽样信号;
(c)第2路抽样信号;(d)N路PAM信号FDM波形;(1).抽样速率fs、抽样脉冲宽度τ和复用路数N的关系
按照抽样定理,抽样速率fs≥2fx,以话音信号x(t)为例,通常取fs为8kHz,即抽样周期Ts=125μs,抽样脉冲的宽度τ要比125μs还小。
对于N路时分复用信号,在抽样周期Ts内要顺序地插入N路抽样脉冲,而且各个脉冲间要留出一些空隙作保护时间,若取保护时间tg和抽样脉冲宽度τ相等,这样抽样脉冲的宽度τ=Ts/2N,N越大,τ就越小,但τ不能太小。因此,时分复用的路数也不能太大。;(2).信号带宽B与路数N的关系
时