頻分多路復用(Frequency-division multiplexing,FDM),是指載波帶寬被劃分為多種不同頻帶的子信道,每個子信道可以并行傳送一路信號的一種多路復用技術。FDM常用于模擬傳輸的寬帶網絡中。在通信系統中,信道所能提供的帶寬通常比傳送一路信號所需的帶寬寬得多。如果一個信道只傳送一路信號是非常浪費的,為了能夠充分利用信道的帶寬,就可以采用頻分復用的方法。在頻分復用系統中,信道的可用頻帶被分成若干個互不交疊的頻段,每路信號用其中一個頻段傳輸,因而可以用濾波器將它們分別濾出來,然后分別解調接收。
頻分多路復用,是在適于某種傳輸媒質的傳輸頻帶內,若干個頻譜互不重疊的信號一并傳輸的方式,簡稱FDM。在每路信號進入傳輸頻帶前,先要依次搬移頻率(調制),而在接收端,再搬回到原來的頻段,恢復每路的原信號,從而使傳輸頻帶得到多路信號的復用。各路信號一般為等帶寬的同類信號,也可以是不同帶寬的不同業務類別的信號。調制方式必須是線性調制,可以是調幅、調頻或調相。
頻分復用原理
在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號(如原理圖中的CH1、CH2和CH3這3路信號)所需帶寬情況下,可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同(或略寬)的子信道;然后在每個子信道上傳輸一路信號,以實現在同一信道中同時傳輸多路信號。
多路原始信號在頻分復用前,先要通過頻譜搬移技術將各路信號的頻譜搬移到物理信道頻譜的不同段上,使各信號的帶寬不相互重疊(搬移后的信號如圖中的中間3路信號波形);然后用不同的頻率調制每一個信號,每個信號都在以它的載波頻率為中心,一定帶寬的通道上進行傳輸。為了防止互相干擾,需要使用抗干擾保護措施帶來隔離每一個通道。
復用方式分類
頻分多路復用方式包括線路復用、話路復用、射頻波道復用和射頻頻段復用。
3.1 線路復用
一般采用單邊帶調制,如載波電話系統就是把若干300~3 400Hz的話路信號,經一次調制組成基群,再經若干次調制依次組成超群、主群、超主群等高次群,這是典型的頻分復用方式。
3.2 話路復用
用于低速數據傳輸,一般采用移頻或移幅鍵控方式。如在一個300~3 400Hz的話路內傳送多路低速移頻電報。
3.3 射頻波道復用
對單一載頻,采用不同調制方式所形成的波道的復用方式。
①短波移頻編碼復用。如雙路移頻電報,以4個等同硒的不同頻率分別代表兩路電報傳號、空號的4種組合(M1M2,M1S2,S1M2,S1S2),只需兩路信號同步,即可根據某時間間隔出現的頻率判決兩路的傳號、空號。
②短波波道頻分復用。如獨立邊帶調制系統,將獨立生成的、各包括一個或兩個話賂帶寬的上下兩個單邊帶信號,作為同一載頻的邊帶信號一同發射,可分別容納2個或4個3kHz的話路。
③基帶二次調制復用。如模擬微波接力系統,以調頻方式對頻分復用的基帶信號進行二次調制,用以傳送幾百路以至幾千路電話信息。以單邊帶方式進行二次調制的模擬微波接力系統的容量可達1萬話路以上。
3.4 射頻頻段復用
在一個射頻頻段內,包含若干射頻波道的復用方式。
①頻分多址復用(FDMA)。如衛星通信及地面微波利用擴散波傳播模式構成的一點多址通信系統,可在兆赫級頻段內包含若干個載波波道,每個載波波道可以包含一個模擬載波系統,也可只有一個話路。地球站可在一個或幾個載波波道內對若干地址發送信息,并按目的地址接收有關的幾個載波波道的信號,從中提取所需信息。只包含一個話路的載波波道可視為FDMA的特例,稱為單路單載波系統(SCPC)。在增加申請和分配話路的控制系統后,形成多址共用的按需分配單路單載波系統(SPADE),在小業務量時,可大大提高信道的利用率。
②射頻頻段直接復用 直接將頻譜互不重疊的射頻波道合并傳輸的方式。如將20~30套60~300MHz的電視節目(包括伴音)的信號,直接分別搬移到射頻頻段的11GHz單邊帶調幅制的微波短距離傳送系統,將4、6、7GHz頻段的微波信號通過一個天、饋線系統同時發射,從而在一個射束路由上可以容納更多射頻波道的微波接力系統。
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