频分多路复用的原理与应用

1.频分多路复用的实例释义

任何信号只占据一个宽度有限的频率，而信道可以被利用的频率比一个信号的频率宽很多，因而可以利用频率分隔的方式来实现数据传输中的多路复用。

频分多路复用是利用频率变换或调制的方法，将若干路信号迁移到给定频谱的不同位置当中，相邻两路信号的频谱之间留有一定的频率间隔，这样排列起来的信号就形成了一个频分多路复用信号。多路复用信号被发送设备发出，当传输到达接收端后，利用接收滤波器再把各路信号区分开来。这种分割信号的技术起源于电话系统，电话系统信号传输采用频分多路复用原理。如，目前一路电话的标准频带宽是0.3～3.4kHz，所有电话信号的频带本来都一样，即0.3～3.4kHz。高于3.4kHz和低于0.3kHz的频率分量都将被衰减掉（对语音清晰度影响很小）。若在一对导线上传输若干路这样的电话信号，接收端将无法把它们分开。利用频率变换技术，将3路电话信号搬到频段的不同位置，即形成一个带宽为12kHz的频分多路复用信号。如图2-17所示，其中1路电话信号占有4kHz带宽。

由于每路电话信号占有不同的频带，到达接收端后，就可将各路电话信号用滤波器区分开。信道的带宽越大，所容纳的电话路数就越多。随着通信信道质量的提高，在一个信道上同时传送的电话路数已越来越多，目前在一根同轴电缆上已实现上千路电话信号传输，在干线上广泛采用的光纤通信技术，电话路数则容纳更多。

多路频分复用系统又称为多路载波系统。按照国际电信联盟（CCITT）的建议，每12个电话话路构成一个基群（Group），占用60～108kHz频带；每5个基群一起构成一个60路超群（Super-Group），占用312～552kHz频带；5个超群构成一个300路的主群（Master-Group），占用812～2044kHz频带；3个主群构成一个900路的超主群（Super-Master Group），占用8516～12388kHz的频带；4个超主群构成一个3600路的巨群（Giant-Group），占用42612～59684kHz的频带。实现多路载波系统时，需逐级实现频率升高，由低次群组成高次群。

目前有线或无线模拟通信网中，大量采用频分多路复用载波系统，因此频分模拟话路也是当前主要的长距离数据传输信道，每个话路最高数据传输速率可达到56kbit/s。

图2-173 路电话信号工作在频段的不同位置

2.频分多路复用原理(www.xing528.com)

频分多路复用技术的含义：当介质的有效带宽超过被传输的信号带宽时，可以把多个信号调制在不同的载波频率上，实现在同一介质上同时传输多路信号。即将信道的可用频带（带宽）按照频率不同，把传输频带分成若干个互不交叠的频段，每个信号占据其中一个频段，从而形成许多个子信道，这种技术称为频分多路复用技术。如图2-18所示，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。

FDM系统的原理示意图如图2-19所示，假设有6个输入源，分别输入6路信号到频分复用器（FDM-MUX），频分复用器将每路信号调制在不同的载波频率上（如f₁，f₂，…，f₆），每路信号以其载波频率为中心，占用一定的带宽。此带宽范围称为一个通道，各通道之间通常用保护频带隔离，以保证各路信号的频带间不发生重叠。输入信号可以是模拟的，也可以是数字的。

图2-18 FDM子信道示意

图2-19 FDM系统原理示意

频分多路复用的优点是信道的利用率高，可使用的路数多，分路方便，且频率带宽越大，此频道内所容纳的路数就越多。这种复用的缺点是设备复杂，需用大量调制解调器和滤波器，还要求接收端采用相干载波。此外，因传输过程中的非线性失真及频分复用信号抗干扰性能差，也会不可避免地产生路际串音干扰。