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频分多路复用

频分多路复用(Frequency-division multiplexing,FDM),也叫分频多任务,是一种将多路基带信号调制到不同频率载波上再进行叠加形成一个复合信号的多路复用技术。

历史上,电话网络曾使用FDM技术在单个物理电路上传输若干条语音信道。这样,12路语音信道被调制到载波上各自占据4KHz带宽。这路占据60-108KHz频段的复合信号被认为是一个组。反过来,五个这样的信号组本身被同样的方法多路复用到一个超级组中,这个组包含60条语音信道。进一步甚至有更高层次的多路复用,这样使得单个电路中传输几千条语音信道成为可能。

在现代电话系统所使用的数字传输方式中,时分多路复用(Time-Division Multiplexing)代替了FDM技术。

在无线网络的应用上,除了以FDM在各个频率作传输,为了使不同的数据包能在同一通道上传输,也同时使用了码分多址(CDMA)这样的多路复用技术。

FDM也能被用于在最终调制到载波上之前合并多路信号。在这种情况下,所载信号被认为是次载波。立体声调频(stereo FM)传输就是这样一个例子:38KHz次载波被用于在复合信号频率调制之前从中央左右合并信道中分离出左右不同的信号。

当频分多路复用被用于允许多路用户共享一个物理通信信道时,它又被称为频分多址(FDMA)。

FDMA是一种从不同发送器中分离无线电信号的传统方法。在光学领域类似频分多路复用的技术被称为波分复用

优缺点

FDM优点

FDM提供了在相同通道同时传递多个数据的作用。

FDM缺点

传统模拟FDM信号,如果要分离出每个不同的单独信号,需要多个滤波器,才能实现。可能会导致频率之间的干扰并干扰传输。

FDM 系统

模拟载波系统

标准电话语音频段300–3400Hz是透过单边幅度调制(single sideband amplitude modulation),载波在高频率的频段上,是目前频率使用上最有效率的模拟载波系统。

数字载波系统

现在的传输上渐渐都透过数字的调制来传递信号,比方说OFDM系统,而且透过正交的子载波,使得频谱上并不重叠,对于频谱运用效率提高,在data rate和传统FDM系统相当,可是可以有效对抗对于频率选择性衰减。使得收到消息可靠度大幅提高。

FDM的应用

目前大部分的第二代移动电话(GSM)、第三代移动电话(WCDMA)、无线式移动电话(PHS)等都有使用频分复用接取技术。

例如:有线电视频号,以频率50~56MHz发送HBO、频率56.2~62.2MHz发送CNN等电视频道;第二代移动电话GSM900系统,每个语音通道的带宽为0.2MHz(200KHz),就是属于频分复用接取。

主要技术有两种:

  • 多通道每载波(MCPC)
  • 单通道每载波(SCPC)

FDMA与频分双工(FDD)不同。尽管FDMA允许多个用户同时访问传输系统,但FDD指的是如何在上行链路和下行链路之间共享无线电信道(例如,移动电话与移动电话基站之间来回的流量)。频分复用(FDM)也不同于FDMA。FDM是一种物理层技术,可通过高带宽信道合并并传输低带宽信道。另一方面,FDMA是数据链路层中的一种访问方法。

除了固定分配,FDMA还支持需求分配。需求分配通过使用统计分配过程临时分配载波频率,使所有用户显然可以连续访问无线电频谱。第一FDMA按需分配的卫星系统是由开发通信卫星上使用国际通信卫星系列IVA和V卫星。

参考文献

  • Olenewa, J. & Ciampa, M. (2007). Wireless# Guide to Wireless Communications (2nd ed.). Boston, United States: THOMSON COURSE TECHNOLOGY

外部链接


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