数字通信原理与技术(第四版) 第4章

(c) 基群信号的频谱配置； (d) 超群信号的频谱配置
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。
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)。
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。
一个超群由5个基群复用而成，共60路电话，调制时所有主 载波为fam=372+48m，m=1，2，…，5。同样选用单边带下边带 调制，经滤波后复接成一个超群，频率范围为312～552 kHz， 共240 kHz带宽。若采用单边带上边带调制，则频率范围为60～ 300kHz。
(c) 基群信号的频谱配置； (d) 超群信号的频谱配置
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；
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
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。
复级法FDM的系统原理框图及频谱图如图4-2(a)、(b)所示。
图4-2 复级法FDM (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。
在接收端，基本处理过程恰好相反。如果总信号是通
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。
(c) 基群信号的频谱配置； (d) 超群信号的频谱配置
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。
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
4.1 频分多路复用（FDM）
4.1.1 直接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。
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 N 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。
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。
… … …
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。
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。