频分复用2902110034刘洋硕
《频分复用专题设计报告》传输专题设计（频分复用）
班级29021100
学生刘洋硕
学号2902110034
教师饶力
【设计名称】
传输专题设计（频分复用）
【设计目的】
要求学生独立应用所学知识，对通信系统中的典型部件电路进行方案设计、分析制作与调测电路。通过本专题设计，掌握频分复用的原理，熟悉简单复用系统的设计方法。
【设计原理】
若干路信息在同一信道中传输称为多路复用。由于在一个信道传输多路信号而互不干扰，因此可提高信道的利用率。按复用方式的不同可分为：频分复用(FDM)和时分复用(TDM)两类。
频分复用是按频率分割多路信号的方法，即将信道的可用频带分成若干互不交叠的频段，每路信号占据其中的一个频段。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。时分复用是按时间分割多路信号的方法，即将信道的可用时间分成若干顺序排列的时隙，每路信号占据其中一个时隙。在接收端用时序电路将多路信号分开，分别进行解调和终端处理。频分复用原理框图如图1所示。图中给从的是一个12路调制、解调系统框图。
图1 频分复用原理框图
【设计指标】
设计一个频分复用调制系统，将12路语音信号调制到电缆上进行传输，其传输技术指标如下：
1. 语音信号频带：300Hz～3400Hz。
2. 电缆传输频带：60KHz～156KHz。
3．传输中满载条件下信号功率不低于总功率的90％。
4．电缆传输端阻抗600Ω，电缆上信号总功率（传输频带内的最大功率）不大于1mW。
5．语音通信接口采用4线制全双工。
6．音频端接口阻抗600Ω，标称输入输出功率为0.1mW。
7．滤波器指标：规一化过渡带1％，特征阻抗600Ω，通带衰耗1dB，阻带衰耗40dB（功率衰耗），截止频率（设计者定）。
8．系统电源：直流24V单电源。
【频分复用原理】
在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用频分复用的方法。在频分复用系统中，信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输。系统原理如图2所示。
以线性调制信号的频分复用为例。在图2中设有n路基带信号，
图2频分复用系统组成方框图
为了限制已调信号的带宽，各路信号首先由低通滤波器进行限带，限带后的信号分别对不同频率的载波进行线性调制，形成频率不同的已调信号。为了避免已调信号的频谱交叠，各路已调信号由带通滤波器进行限带，相加形成频分复用信号后送往信道传输。在接收端首先用带通滤波器将多路信号分开，各路信号由各自的解调器进行解调，再经低通滤波器滤波，恢复为调制信号。 发送端
由于消息信号往往不是严格的限带信号，因而 在发送端各路消息首先经过低通滤波，以便限制各路信号的最高频率 ，为了分析问题的方便，这里我们假设各路的调制信号频率f m 都相等。然后对各路信号进行线性调制，各路调制器的载波频率不同。在选择载频时，应考虑到边带频谱的宽度，同时，还应考虑到传输过程中邻路信号的相互干扰，以及带通滤波器制作的困难程度。因此在选择各路载波信号的频率时，在保证各路信号的带宽以外，还应留有一定的防护间隔，一般要求相邻载波之间的间隔为
g s B B B +=?
式中s B 为已调信号的带宽，g B 为防卫间隔。 接收端
在频分复用系统的接收端，首先用带通滤波器(BPF)来区分各路信号的频谱,然后,通过各自的相干 解调器解调,再经低通滤波后输出,便可恢复各路的调制信号。
【系统框架图】
。
【滤波器指标】
1、低通滤波器指标：
通带截止频率：4KHZ
阻带截止频率：3400HZ
2、单边带滤波器：
a.通带截止频率：12300HZ
阻带截止频率：12000HZ b.通带截止频率：16300HZ
阻带截止频率：16000HZ c.通带截止频率：20300HZ
阻带截止频率：20000HZ d.通带截止频率：72000HZ
阻带截止频率：84000HZ e.通带截止频率：84000HZ
阻带截止频率：96000HZ f.通带截止频率：96000HZ
阻带截止频率：108000HZ g.通带截止频率：108000HZ
阻带截止频率：120000HZ 3、带通滤波器：
a. 通带截止频率：12300HZ ，15400HZ 阻带截止频率：12000HZ ，16000HZ
b. 通带截止频率：16300HZ ，19400HZ 阻带截止频率：16000HZ ，20000HZ
c. 通带截止频率：20300HZ ，23400HZ 阻带截止频率：20000HZ ，24000HZ
d.通带截止频率：60300HZ ，71400HZ 阻带截止频率：59000HZ ，72000HZ
e. 通带截止频率：72300HZ ，83400HZ 阻带截止频率：71000HZ ，85000HZ f . 通带截止频率：84300HZ ，95400HZ 阻带截止频率：83000HZ ，97000HZ g. 通带截止频率：96300HZ ，107400HZ 阻带截止频率：95000HZ ，109000HZ
（由B 到A 传输的滤波器指标未算出，原理和由A 到B 相同）
【调制方式】
在多路载波电话中采用单边带调制频分复用，主要是为了最大限度地节省传输频带。产生单边带信号最直观的方法是让双边带信号通过一个单边带滤波器，保留所需的一个边带，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。此方法称为滤波法。它是最简单的也是最常用的方法。边带可取上边带，也可取下边带。滤波法原理图如图4所示，图中)( SSB H 为单边带滤波器的传递函数。
图4 用滤波法形成单边带信号
在我们的设计中，每路电话信号限带于300-3400Hz ,语言信号的频谱如图5所示。单边带调制后其带宽与调制信号相同。为了在邻路已调信号间留有保护频带，以便滤波器有可实现的过渡带，通常每路话音信号取4KHz 作为标准频带。由题目所给,电缆传输频带60KHz ～156KHz ,带宽96KKz 。 由于是全双工,96KHz 的带宽正好可容纳24路信号,即 A －B ，12路,B －A ，12路。它们在一个信道上传输,这样就充分利用了信道资源。
【采用二次调制】
由于一次调制的方式不能达到归一化过渡带给定的指标，这时可以采用多级调制的方法。根据课题给出条件,采用二次调制。第一次用：12KHz,16KHz,20KHz 调制形成前群。按最高载频计算,即 1f ?=600Hz ，
1c f =20KHz ，则
03.01020600
3
1=?=
α, 即3% 。
第二次用84、96 、 108 、 120KHz 调制,按最高载频120KHz 计算, 即 321024?=?f ，3101202?=c f ，则
2.010********
3
2=??=α
完全能够满足设计给定的归一化过渡带指标。
多级滤波法原理图及频谱图
多级调制方案
多级调制是指在一个复用系统内，对同一个基带信号进行两次或两次以上同一种方式的调制。图为两级单边带调制的复用系统。
图8两级单边带调制的复用系统
图8中共有12路基带信号，每路信号的频率范围均为300Hz～3400H z。在发送端,将12路语音信号(频率4KHz),分为四组,每组的3路信号分别用12KHz,16KHz,20KHz的载频进行调制,取上边带,把3路信号加在一起,合成一个前群,前群的频率为12KHz～24KHz。再将四个前群分别用84KHz,96KHz,108KHz,120KHz载频进行二次调制,取下边带,从而将四个前群调制到了60KH～108KHz的频带上，形成频率范围为60KHz～108KH z的12路；频分复用信号。如图9所示。
图9各路信号在频段上的分布
在另一端,形成前群的方法相同。将四个前群分别用132KHz,144KHz,156KHz以及168KHz的载频进行调制,取下边带, 将基群调制108KHz～156KHz的频段上。频谱搬移过程如图10所示。
形成基群信号的频谱搬移过程
【载波产生电路】
1.晶体振荡器产生正弦信号
设计时用晶体振荡器先产生基准正弦信号，再利用锁相环进行频率的合成，以产生设计所需的各种信号。
下图为基准信号产生电路,频率为60KHZ
2.频率合成
用锁相式频率合成器的方法产生载频信号
由晶体振荡器产生的正弦信号f
in ,通过PPL电路和分频器产生输出信号f
out
。
f out = f in x N
[锁相频率合成器]
参考MC145152芯片
MC145152是MOTOROLA公司生产的大规模集成电路，是16比特并行输入并行输入数据编程的双模锁相环频率合成器，其结构图如图10所示：
图11
MC145152的工作原理：参考振荡器信号经R分频器分频后形成fR信号。压控振荡器信号经双模(P／(P+1))分频器分频，再经A，N计数器分频器后形成fv信号，fv=fvco／(NP+A)。fR信号和fV信号在鉴相器中鉴相，输出的误差信号(φR，φV)经低通滤波器形成直流信号，直流信号再去控制压控振荡器的频率。当整个环路锁定后，fO=fR且同相，fVCO=(NP+A)fR，便可产生和基准频率同样稳定度和准确度的任意频率。
【调制电路】
调制使用两输入的乘法电路,将待调信号和载波输入，得到已调信号
【加法器电路】三加法器
五加法器
【放大电路】
根据给定指标,输入输出功率为0.1mw (一路信号),而每调制一次,电压幅度就衰减1/2,经过两次调制,电压幅度衰减为原来的1/4。在二——四线转换中,电压还要衰减1/2。总的电压衰减为1/8。按照功率与电压的关系,功率和电压是平方关系,即:
R
U P 2
其中:P 为平均功率, U 为平均电压, R 为阻抗。
1.发送端
由于经过2次调制和一次四二转换，总电压衰减了1/8,所以总功率就衰减了1/82。
输入功率为0.1mw ,到线路端时,只有： 0.1/82mw ＝0.001563mw
而根据设计要求,线路上的信号总功率为0.9mw ,分到 每一路信号的功率为 0.9/24mw ＝0.0375mw 。 功率放大倍数：0.0375/0.001563＝24 电压放大倍数：24的平方根＝4.9
3. 接收端
由于经过2次解调和一次二四转换，总电压衰减了1/8,所以总功率就衰减了1/64。
每一路信号功率为0.0375mW,而标准输出功率为0.1mW
功率放大倍数：0.1/0.0375*64＝170.7
电压放大倍数：170.7的平方根＝13.1
【导频的插入】
因为是抑制载波调制,所以在已调信号中不含有载波功率,就不能直接提取载波。可采用插入导频法, 发送端导频的插入,选择60KHZ。在不考虑噪声的情况下,导频的功率小于总功率的10%即可,也就是说导频的功率要小于0.1mw。
【四二转换电路】
由于语音信号是收和发同时存在(收二线,发二线),所以是四线,而传输线是二线,这就需要进行四——二线转换。四——二线转换原理图如图所示。在将二次群信号送入电缆传输时,为了使发送方不至于收到自己发出的信号,采用混合线圈。混合线圈的等效原理图如图所示。混合线圈原理是一个平衡电桥,使本端发送的信号不能渗漏到本端的接收信号处而形成回波。
线圈等效原理图
当电桥平衡时(4个电阻大小相等),发端信号在收端A, B两点产生的电位相等,A到B间无电流流过,所以收端不会收到发端信号。而对发端和收端来说,输入,输出阻抗均为600?。具体电路如图所示。
四－二线转换电路
【导频提取电路与相干信号的产生】
提取导频用锁相环提取。可用集成锁相环NE560实现。
NE560方框图
提取载频后，用与载频产生相同的频率合成的方法来产生相干解调信号，信号从60KHZ起一次增加4KHZ。从而得到想要频率的相干信号。
【解调电路】
采用二次解调。由于滤波器归一化过渡带指标必须大于1％，致使无法在100KHZ 以上的高频准确截取4KHZ的频带。如果采用一次解调，由于过渡带较宽，所带来的噪声会在解调后叠加到语音信号中去。故采用两次解调。
首先分别用4个滤波器截取4个前群的信号。再分别相干解调到12KHZ到24KHZ 的频带。然后每个前群分别通过3个滤波器，区分出3路话音。之后分别相干解调到基带。最后通过低通滤波器，放大输出。
以下是解调电路
【系统电源】
由于提供的是24V直流电源，而在各级信号处理、载波产生等过程中，都会需要不同电压的输入。使用电阻式分压电路：
正交频分复用通信系统设计及其性能研究
正交频分复用通信系统设计及其性能研究 年级: 学号: 姓名: 专业: 指导老师: 二零一五年五月
摘要 由于OFDM技术出现了近四十年的时间，该技术在移动通信上已经得到快速发展。本论文主要研究OFDM系统的应用，介绍了OFDM技术的基本概念和发展历程，并简要阐述OFDM在无线移动技术中的发展前景。在介绍OFDM原理的同时，比较FDM与OFDM 的异同点，认识保护间隔和循环前缀对OFDM的意义，简述OFDM的优势和缺点，了解OFDM的关键技术，研究OFDM频域和时域的波形图，利用加窗技术来提高OFDM的功率谱密度。 关键字：正交频分复用；码间干扰；循环前缀；高斯白噪声
Abstract Because of OFDM technology emerged about forty years, it has developed rapidly in the field of mobile communications,This thesis mainly studies the application of OFDM system, introduces the basic concepts and development of the OFDM technology, besides, the thesis also describes the future development in wireless mobile technology. While introduce the principles of OFDM, comparing the similarities and differences between FDM and OFDM, understanding the significance of protection interval and cyclic prefix in OFDM,I described the advantages and disadvantages of OFDM briefly, and known the key technologies of OFDM,studied the domain waveform figure OFDM frequency domain and time domain, by using the window technology to improve the power spectral density of OFDM. Keywords: OFDM; ISI; CP; WGN
频分复用原理及其应用研究
2015届学士学位论文 频分复用原理及其应用研究
频分复用原理及其应用研究 摘要频分复用(FDM)是通信系统中信号多路复用方式中的一种，本质上是依据频率来分隔信道的。频分复用技术在当今通信领域有着很重要的地位。根据性质和特点的不同频分复用还可以被细分为传统的频分复用(FDM)和正交频分复用(OFDM)。 本论文主要由以下几个部分组成。第一部分介绍频分复用基本原理，系统实现以及其应用特点；第二部分介绍正交频分复用的基本原理及DFT的实现；第三部分主要介绍在实际应用中当载波频率接近时，频谱会发生重叠，传统的频分复用解调效果容易出现失真，正交频分复用由于其载波的正交性特点,在频谱发生重叠时可以保证解调效果；最后通过MATLAB程序中的SIMULINK仿真图来表现正交频分复用的优越之处。 关键词频分复用；正交频分复用；MA TLAB仿真
Frequency division multiplexing principle and its application research Abstract Frequency division multiplexing (FDM) is a kind of signal multiplexing mode in communication system, which is divided by frequency channel essentially. Frequency division multiplexing technology is very widely used in today's communication. Frequency division multiplexing can also be divided into the traditional frequency division multiple(FDM) and orthogonal frequency division multiplexing(OFDM) depending on the nature and characteristics. This paper consists of the following parts. The basic principle of frequency division multiplexing, system implementation and its application characteristics are introduced in the first part . The basic principle of orthogonal frequency division multiplexing and its realization of DFT are introduced in the second part .Due to its characteristics ,orthogonal frequency division multiplexing can guarantee the demodulation compare with the traditional frequency division multiplexing when the carrier frequency is close to in the practical application, spectrum overlap happens ,which is introduced in the third part .Finally by SIMULINK of MA TLAB simulation diagram to show the superiority of the orthogonal frequency division multiplexing. Keywords Frequency division multiplexing; Orthogonal frequency division Multiplexing ;MA TLAB simulation
频分复用系统设计报告
《信息处理课群综合训练与设计》任务书学生姓名：黄在勇专业班级：通信1104班 指导教师：周建新工作单位：信息工程学院 题目: 频分复用 初始条件： Matlab软件、信号与系统、通信处理等。 要求完成的主要任务: 根据频分复用的通信原理，用matlab采集两路以上的信号（如语音信号），选择合适的高频载波进行调制，得到复用信号。然后设计合适的带通滤波器、低通滤波器，从复用信号中恢复出所采集的语音信号。设计中各个信号均需进行时域和频域的分析。 参考书： [1]陈慧慧、郑宾. 频分多址接入模型设计及MATLAB仿真计算（第三版）. 高等教育出版社，北京: 2000 [2]李建新、刘乃安、刘继平. 现代通信系统分析与仿真MATLAB通信工 具箱. 西安电子科技大学出版社，西安: 2000 [3]邓华等. MATLAB通信仿真及应用实例详. 人民邮电出版社，北京: 2003 时间安排： 1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料； 2、课程设计时间为2周。 （1）理解相关技术原理，确定技术方案，时间2天； （2）选择仿真工具，进行仿真设计与分析，时间6天； （3）总结结果，完成课程设计报告，时间2天。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要........................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................. II 1绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (2) 1.3设计要求 (2) 2频分复用通信系统模型 (3) 3频分复用系统方案设计 (6) 3.1语音信号采样 (6) 3.2语音调制信号 (7) 3.3 系统的滤波器设计 (8) 3.4信道噪声 (9) 4频分复用原理实现与仿真 (11) 4.1 语音信号的时域和频域仿真 (11) 4.2 复用信号的频谱仿真 (12) 4.3 传输信号的仿真 (13) 4.4 解调信号的频谱仿真 (14) 4.5恢复信号的时域与频域仿真 (16) 5 心得体会 (18) 附录I 源程序 (19) 附录II 参考文献 (24)
FDMA频分复用系统设计
山东轻工业学院 课程设计任务书 学院电子信息与控制工程学院专业通信工程 姓名班级学号 题目频分复用系统设计 主要内容： 综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，从而加深对所学知识的理解，建立概念，加深理解滤波、FDM等的综合应用。设计5~8路基带信号（带宽相同）进行FDM传输的一个系统，调制方式可以选择DSB、SSB、AM或VSB，也可以采用多采样率系统实现；在接收端进行解复用和解调，恢复出原始的各路基带信号。 基本要求 （1）掌握数字信号处理的基本概念、基本原理和基本方法；掌握DFT对模拟信号进行频谱分析的方法；掌握设计FIR和IIR数字滤波器的方法； （2）掌握FDM系统的原理及简单实现方法 （3）设计出系统模块图，记录仿真结果； （4）对结果进行分析，写出设计报告。 主要参考资料 [1]高西全，丁玉美. 数字信号处理(第三版). 西安电子科技大学出版社. 2009.01 [2]A.V.奥本海姆，R.W.谢弗. 离散时间数字信号处理.(第二版) . 西安交通大学出版社. 2004.09 [3]胡广书. 数字信号处理. 清华大学出版社. [4]matlab数字信号处理的相关资料 [5]樊昌信. 通信原理. 国防工业出版社. 2008 完成期限：自 2012 年 6 月 28 日至 2012年 7 月 13 日 指导教师：张凯丽教研室主任：
目录 1 设计任务及要求 1.1 设计任务 1.2 设计要求 2 设计作用及其目的 3 设计过程及原理 3.1 频分复用通信系统模型建立3.2 信号的调制 3.3 系统的滤波器设计 3.4 信道噪声 4.基于simulink的FDMA仿真5参数设置 6频谱波形分析 7实验心得及体会 8 参考文献
时分复用-解复用实验
固定及变速率时分复用、解复用实验 第一部分固定速率时分复用/解复用实验? 一、实验目得 1.掌握固定速率时分复用/解复用得同步复接/分接原理。 2.掌握帧同步码得识别原理。 3.掌握集中插入帧同步码时分复用信号得帧结构特点。 二、实验内容 1.搭建一个理想信道固定速率时分复用数字通信系统,使系统正常工作。 2.搭建一个理想信道固定速率时分解复用数字通信系统,使系统正常工作。 3.用示波器观察集群信号(FY_OUT)、位同步信号(BS)及帧同步信号(FS),熟悉它们得对应关 系。 4.观察信号源发光管与终端发光管得显示对应关系,直接观察时分复用与解复用得实验效果。 三、实验仪器 示波器，RC-GT-IＩ型光纤通信实验系统。 四、基本原理 １．同步复接/分接原理 固定速率时分复用/解复用通常也称为同步复接／分接。在实际应用中,通常总就是把数字复接器与数字分接器装在一起做成一个设备，称为复接分接器(缩写为Mｕldex)。 图１、1 数字复接器得基本组成图１、2 数字分接器得基本组成图数字复接器得基本组成如图1、1所示。数字复接器得作用就是把两个或两个以上得支路数字信号按时分复接方式合并成为单一得合路数字信号。数字复接器由定时、调整与复接单元所组成。定时单元得作用就是为设备提供统一得基准时间信号,备有内部时钟,也可以由外部时钟推动。调整单元得作用就是对各输入支路数字信号进行必要得频率或相位调整,形成与本机定时信号完全同步得数
字信号。复接单元得作用就是对已同步得支路信号进行时间复接以形成合路数字信号。 数字分接器得基本组成如图1、2所示。数字分接器得作用就是把一个合路数字信号分解为原来支路得数字信号。数字分接器由同步、定时、分接与恢复单元所组成。定时单元得作用就是为分接与恢复单元提供基准时间信号,它只能由接收得时钟来推动。同步单元得作用就是为定时单元提供控制信号,使分接器得基准时间与复接器得基准时间信号保持正确得相位关系,即保持同步。分接单元与复接单元相对应,分接单元得作用就是把输入得合路数字信号（高次群)实施时间分离。分接器得恢复单元与复接器得调整单元相对应，恢复单元得作用就是把分离后得信号恢复成为原来得支路数字信号。 将低次群复接成高次群得方法有三种；逐比特复接;按码字复接：按帧复接。在本实验中,由于速率固定,信息流量不大,所以我们所应用得方式为按码字复接，下面我们把这种复接方式作简单介绍。 按码字复接:对本实验来说,速率固定，信息结构固定,每8位码代表一“码字”。这种复接方式就是按顺序每次复接1个信号得8位码,输入信息得码字轮流被复接。复接过程就是这样得:首先取第一路信息得第一组“码字”,接着取第二路信息得第一组“码字”，再取第三信息得第一组“码字”,轮流将3个支路得第一组“码字”取值一次后再进行第二组“码字”取值,方法仍然就是:首先取第一路信息得第二组码，接着取第二路信息得第二组码，再取第三路信息得第二组码,轮流将3个支路得第二组码取值一次后再进行第三组码取值，依此类推,一直循环下去,这样得到复接后得二次群序列(d)。这种方式由于就是按码字复接,循环周期较长,所需缓冲存储器得容量较大,目前应用得很少。 图１、3 按码字复接示意图 (ａ）第一路信息;(b)第二路信息;(ｃ)第三路信息;(d）复接后２．本实验所用得同步复接模块得结构原理 本实验所用到得固定速率时分复用端得原理方框图如图1、4所示。这些模块产生三路信号时分复用后得FY_OUT信号,信号码速率约为１28KＢ，帧结构如图1、５所示。帧长为24位,其中首位无定义，第２位到第8位就是帧同步码(７位巴克码111０010),另外16位为２路数据信号,每路8位。此FY＿OUT信号为集中插入帧同步码时分复用信号。同时通过发光二极管来指示码型状态：发光二极管亮状态表示1码,熄状态表示0码。本实验中用到得电路,除并行码产生器与８选一电路就是由分立器件组成得外，其她电路全都在两片大规模集成电路XＣ95XL144TQ100-5(以下简称CPLD）
频分复用
目录 摘要............................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................... II 1设计任务及要求..................................................................................................... - 1 - 1.1设计任务：.................................................................................................. - 1 - 1.2设计要求：.................................................................................................. - 1 - 2设计原理................................................................................................................. - 2 - 2.1频分复用原理.............................................................................................. - 2 - 2.2语音信号采样.............................................................................................. - 3 - 2.3语音信号的调制.......................................................................................... - 4 - 2.4加噪仿真信道传输...................................................................................... - 6 - 2.4系统滤波器的设计...................................................................................... - 7 - 3 MATLAB程序设计流程........................................................................................... - 8 - 4仿真结果................................................................................................................. - 9 - 4.1语音信号的时域和频域仿真...................................................................... - 9 - 4.2复用信号的频谱仿真................................................................................ - 10 - 4.3传输信号的仿真........................................................................................ - 11 - 4.4 带通滤波器设计....................................................................................... - 11 - 4.5解调信号的频谱仿真................................................................................ - 13 - 4.6低通滤波器设计........................................................................................ - 13 - 4.7恢复信号的时域与频域仿真.................................................................... - 13 - 5小结体会............................................................................................................... - 16 - 6附录....................................................................................................................... - 17 - 7参考文献............................................................................................................... - 22 -
高速光时分复用系统的全光解复用技术
高速光时分复用系统的全光解复用技术 李利军,陈 明,范 戈 (上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室,上海 200030) 摘要:作为高速光信号处理应用的一个分支,全光解复用技术涉及到半导体非线性光学多方面的问题,是实现高速光时分复 用(OT DM )系统的关键技术之一。文章对现有的OT DM 系统的全光解复用技术进行了综述,较为详细地描述了两类主流技术的工作原理,对两者的优缺点做了剖析。介绍了潜在的基于更高速全光开关的解复用新技术,并探讨了全光解复用技术的演进思路。 关键词:光时分复用系统;全光开关;解复用中图分类号:T N914 文献标识码:A 文章编号:1005-8788(2005)06-0027-04 A survey of a ll -opti ca l de m ulti plex i n g techn i ques for h i gh speed O TDM syste m s L IL i 2jun,CHEN M i n g,FAN Ge (Nati onal Laborat ory on Local Fiber 2Op tic Communicati on Net w orks,Shanghai J iaot ong University,Shanghai 200030,China )Abstract:A s a branch app licati on of high s peed op tical signal p r ocessing .The all 2op tical de multi p lexing technol ogy relates t o many as 2pects of se m iconduct or non 2linear op tics and is one of the key technol ogies t o realize the high 2s peed op tical ti m e 2dividi on multi p lexing (OT DM )syste m.This paper gave a survey of current all 2op tical de multi p lexing technol ogies,the p rinci p les of operati on of t w o p re 2dom inant technol ogies have been described in detail,their advantages and disadvantages were analyzed .The potential demulti p lexing technol ogy based on higher 2s peed op tical s witch was als o intr oduced and the evoluti on r oute of all 2op tical de multi p lexing technol ogy dis 2cussed in this paper . Key words:op tical ti m e -divisi on multi p lexing (OT DM )syste m s;all -op tical gate;de multi p lexing 光时分复用(OT DM )技术是一种能有效克服电子电路带宽“瓶颈”、充分利用低损耗带宽资源的扩容方案。与波分复用(WDM )系统相比,OT DM 系统只需单个光源,光放大时不受放大器增益带宽的限制,传输过程中也不存在四波混频等非线性参量过程引起的串扰,且具有便于用户接入、易于与现行的同步数字系列(S DH )及异步传输模式(AT M )兼容等优点。在多媒体时代,超高速(速率高于100Gbit/s )的OT DM 技术对超高速全光网络的实现具有重要意义,其中涉及的关键技术包括:超短光脉冲的产生、时分复用、同步/时钟提取和解复用。解复用可以由光开关来实现。适用于时分复用光信号的光开关有:机械光开关、热光开关、喷墨气泡光开关、液晶光开关和声光开关等。但这些窗口宽度从几百个ns 到几十个m s 的光开关并不适合于线路速率在100Gbit/s 以上的高速OT DM 系统,这是因为这些光开关在操作过程中引入了电的控制信号。基于光学非线性效应(如:光Kerr 效应、四波混频(F WM )效应和交叉相位调制(XP M )效应)的全光开关是实现高速OT DM 信号解复用技术的关键器件。 1 基于相移型全光开关的解复用技术 相移型光开关是一类干涉型光开关,这类光开 关的平衡状态对应器件的闭合状态,而它的非平衡状态是在非线性介质中用控制脉冲对被分割成两路的信号光的其中一路的相位进行半波调制,使得这两路信号光在光开关输出端干涉耦合的耦合量为最大值,从而使光开关导通。 相移型全光开关中的非线性介质可以是光纤也可以是半导体材料。光纤在非线性响应速度方面具有明显的优势(<10fs ),而且不存在载流子密度起伏和增益饱和等问题;然而由于半导体材料在集成度(有效长度低于1mm )、偏振稳定性、非线性强度(高于前者4个数量级)等方面具有更加明显的优势,因而在全光开关中得到了广泛的重视。 基于相移型全光开关的解复用技术是非常多的。基于光Kerr 效应的解复用最早报道于1987年[1] ,随后的非线性光环路镜(NOLM )、太赫兹光非对称解复用器(T OAD )和马赫-曾德尔干涉仪(MZI )则是基于XP M 效应的光开关。 半导体光放大器(S OA )的非线性效应很复杂,除了亚皮秒级的双光子吸收(TP A )、谱烧孔(SHB )和载流子加热(CH )外,还有p s 级的带间载流子起伏(I nterband Carrier Dyna m ics ),各种非线性机制的恢复时间也相差很大。尽管提高有源区载流子密度和添加辅助光可以把载流子寿命控制在几十个p s 收稿日期:2004-12-21 作者简介:李利军(1976-),男,山西寿阳人,博士,主要从事高速光通信技术研究。 7 22005年 第6期(总第132期) 光通信研究 ST UDY ON OPTI CAL COMMUN I CATI O NS 2005 (Sum.No .132)
时分复用和频分复用
时分复用和频分复用
时分复用频分复用 简介 数据通信系统或计算机网络系统中,传输媒体的带宽或容量往往超过 传输单一信号的需求,为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信号,这就是所谓的多路复用技术(MultiplexiI1g)。采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输,在远距离传输时可大 大节省电缆的安装和维护费用。频分多路复用FDM (Frequency Division Multiplexing)和时分多路复用TDM (Time Di-vision MultiplexiIIg)是两种最常用的多路复用技术。 举个例最简单的例子： 从A地到B地 坐公交2块。打车要20块 为什么坐公交便宜呢 这里所讲的就是“多路复用”的原理。 频分复用 (FDM) 频分复用按频谱划分信道，多路基带信号被调制在不同的频谱上。因此它们在频谱上不会重叠，即在频率上正交，但在时间上是重叠的，可以同时在一个信道内传输。在频分复用系统中，发送端的各路信号m1(t)，m2(t)，…,mn(t)经各自的低通滤波器分别对各路载波f1(t)，f2(t)，…，fn(t)进行调制,再由各路带通滤波器滤出相应的边带（载波电话通常采用单边带调制），相加后便形成频分多路信号。在接收端，各路的带通滤波器将各路信号分开，并分别与各路的载波f1(t)，f2(t)，…，fn(t)相乘，实现相干解调,便可恢复各路信号,实现频分多路通信。为了构造大容量的频分复用设备，现代大容量载波系列的频谱是按模块结构由各种基础群组合而成。根据国际电报电话咨询委员会(CCITT)建议,基础群分为前群、基群、超群和主群。①前群，又称3路群。它由3个话路经变频后组成。各话路变频的载频分别为12，16，20千赫。取上边带，得到频谱为12～24千赫的前群信号。②基群,又称12路群。它由4个前群经变频后组成。各前群变频的载频分别为84，96，108，120千赫。取下边带，得到频谱为 60～108千赫的基群信号。基群也可由12个话路经一次变频后组成。③超群, 又称60路群。它由5个基群经变频后组成。各基群变频的载频分别为420，468，516，564，612千赫。取下边带,得到频谱为312～552千赫的超群信号。④主群，又称300路群。它由5个超群经变频后组成。各超群变频的载频分别为1364,1612,1860，2108，2356千赫。取下边带,得到频谱为812～2044千赫的主群信号。3个主群可组成 900路的超主群。4个超主群可组
电力系统网络通信作业答案教学内容
电力系统网络通信作 业答案
一、 1.通信系统的组成：通信系统由信息发送者(信源)、信息接收者(信宿)和处理、传输信息的各种设备共同组成。 2.通信网的组成：从物理结构或从硬件设施方面去看，它由终端设备、交换设备及传输链路三大要素组成。终端设备主要包括电话机、PC机、移动终端、手机和各种数字传输终端设备，如PDH端机、SDH光端机等。交换节点包括程控交换机、分组交换机、ATM交换机、移动交换机、路由器、集线器、网关、交叉连接设备等等。传输链路即为各种传输信道，如电缆信道、光缆信道、微波、卫星信道及其他无线传输信道等。 3.电力系统的主要通信方式：电力线载波通信：是利用高压输电线作为传输通路的载波通信方式，用于电力系统的调度通信、远动、保护、生产指挥、行政业务通信及各种信息传输。光纤通信：是以光波为载波，以光纤为传输媒介的一种通信方式。微波通信：是指利用微波(射频)作载波携带信息，通过无线电波空间进行中继（接力）的通信方式。卫星通信：是利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波，从而进行两个或多个地面站之间的通信。移动通信：是指通信的双方中至少有一方是在移动中进行信息交换的通信方式。 4.名词解释通信系统：从信息源节点（信源）到信息终节点（信宿）之间完成信息传送全过程的机、线设备的总体，包括通信终端设备及连接设备之间的传输线所构成的有机体系。 二、 1.数字通信系统模型： 2.根据是否采用调制，通信系统分为：基带传输系统和频带传输系统。
3.传输多路信号的复用方式有：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用(CDM)、波分复用(WDM)、空分复用（SDM）。 5.香农公式连续信道的信道容量取决于：信号的功率S；信道带宽B；信道信噪比S/N。 6.按照调制信号m(t)对载波信号c(t)不同参数的控制，调制方式分为：幅度调制、频率调制、相位调制。 7.调制的作用：（1）进行频谱搬移.把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输的已调信号.（2）实现信道多路复用，提高信道的频带利用率.（3）通过选择不同的调制方式改善系统传输的可靠性。 8.比较调制方式中调幅（AM）、抑制载波的双边带调制(DSB)、单边带调制(SSB)的功率利用率和频带利用率：AM功率利用率低,信号频带较宽，频带利用率不高；DSB节省了载波功率，功率利用率提高了，但它的频带宽度仍是调制信号带宽的2倍，频带利用率不高；SSB的功率利用率和频带利用率都较高。 9.模拟信号数字化传输的编码方式分为：波形编码：脉冲编码调制(PCM)、自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）、增量调制（ΔM）；参数编码：线性预测编码LP；混合编码：MPLPC和CELP 10.适合基带传输的常用码型是AMI和HDB3码，比较其特点：AMI码对应的基带信号是正负极性交替的脉冲序列，而0电位保持不变的规律，AMI的功率谱中不含有直流成分，高低频分量少，能量集中在频率为1/2码速处.AMI码的编译码电路简单，便于利用传号极性交替规律观察误码情况;HDB3码保持了AMI码的优点，同时使连“0”个数不超过3个。
频分两路复用系统设计
目录 一、设计原理 (2) 2.1 频分复用的概述 (2) 2.2 频分复用原理 (2) 2.3频分复用的的特点与优点： (5) 二、设计流程图 (6) 三、单元电路设计 (7) 1、调制电路 (7) 2、解调电路 (7) 3、加法器电路 (8) 4、滤波电路 (9) 5、电源电路 (10) 四、System View仿真及仿真原理结果分析 (11) 五、总结及实习心得 (15) 总原理图 (16) 参考文献: (17)
一、设计原理 2.1 频分复用的概述 频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)就是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)，每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和，同时为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，应在各子信道之间设立隔离带，这样就保证了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技术的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作，每一路信号传输时可不考虑传输时延，因而频分复用技术取得了非常广泛的应用。频分复用技术除传统意义上的频分复用(FDM)外，还有一种是正交频分复用(OFDM)。 频分复用是利用各路信号在频率域不相互重叠来区分的。若相邻信号之间产生相互干扰，将会使输出信号产生失真。为了防止相邻信号之间产生相互干扰，应合理选择载波频率fc1, fc2, …, fcn，并使各路已调信号频谱之间留有一定的保护间隔。若基带信号是模拟信号，则调制方式可以是DSB、 AM、SSB、VSB或FM等，其中SSB方式频带利用率最高。若基带信号是数字信号，则调制方式可以是ASK、FSK、PSK 等各种数字调制。 2.2 频分复用原理 在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，
波分复用／解复用 知多少
波分复用/解复用器 知多少？ 随着数据业务的飞速发展，现代生活对传输网的带宽需求越来越高，而光纤资源已经固定且再次铺设费用昂贵，这就需要设备制造商提供有保障、低成本的解决方案。鉴于城域网具有一定的传输距离、较多的业务种类等许多不同于骨干网的特点，波分复用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)技术就十分适用于光纤扩容。 什么是光波分复用技术？ 在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息，称为光波分复用技术，简称WDM。光波分复用包括频分复用和波分复用。光频分复用（FDM）技术和光波分复用（WDM）技术无明显区别，因为光波是电磁波的一部分，光的频率与波长具有单一对应关系。通常也可以这样理解，光频分复用指光频率的细分,光信道非常密集。光波分复用指光频率的粗分，光信道相隔较远，甚至处于光纤不同窗口。 什么是波分复用/解复用器？ 我们知道波分复用(WDM)是将两种或多种不同波长的光载波信号(携带各种信息)在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。 波分复用/解复用器的工作原理是什么？ 在FDM系统中，波分复用器用于发射端将多个波长的信号复合在一起并注入传输光纤中，而波分解复用器则用于在接收端将多路复用的光信号按波长分开分别送到不同的接收器上，波分复用/解复用器可以分成两大类，即有源（主动）和无源（被动）型，我们这里只介绍被动型的器件，它按照工作原理可以分成三类，最简单的一种波分复用器是基于角度散射元件，例如棱镜和衍射光栅，另外两种波分复用器为光滤波器和波分复用定向耦合器。从原理上讲，一个波分解复用器反射过来用即为波分复用器，但应该注意的是在FDM系统中对它们的要求不一样，波分解复用器严格要求波长的选择性，而复用器不一定要求波长选择性，因为它的作用只是将多路信号复合在一起。
时分复用通信系统设计
目录 第一章摘要 (1) 第二章总体设计原理 (2) 2.1 PCM编码原理 (2) 2.2 PCM原理框图 (3) 2.3 时分复用原理 (4) 第三章单元电路的设计 (6) 3.1信号源系统模块 (6) 3.2 PCM编码器模块 (7) 3.3帧同步模块 (9) 3.4位同步模块 (10) 3.5 PCM分接译码模块 (12) 3.6系统仿真模型 (14) 第四章总结与体会 (15)
第一章摘要 SystemView是具有强大功能基于信号的用于通信系统的动态仿真软件，可以满足从底层到高层不同层次的设计、分析使用。SystemView具有良好的交互界面，通过分析窗口和示波器模拟等方法，提供了一个可视的仿真过程，不仅在工程上得到应用，在教学领域也得到认可，尤其在信号分析、通信系统等领域。其可以实现复杂的模拟、数字及数模混合电路及各种速率系统，并提供了内容丰富的基本库和专业库。 时分复用（TDM：Time Division Multiplexing）的特点是，对任意特定的通话呼叫，为其分配一个固定速率的信道资源，且在整个通话区间专用。TDM把若干个不同通道（channel）的数据按照固定位置分配时隙（TimeSlot：8Bit数据）合在一定速率的通路上，这个通路称为一个基群。时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续（模拟）的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲所代替。这样，当抽样脉冲占据短时间时，在抽样脉冲之间就留有时间空隙，利用这个时间空隙便可以传输其他信号的抽样值。因此，这就有可能沿一条信道同时传送若干个基带信号。 当采用单片集成PCM 编解码器时，其时分复用方式是先将各路信号分别抽样、编码、再经时分复用分配器合路后送入信道，接收端先分路，然后各路分别解码和重建信号。PCM的32路标准的意思是整个系统共分为32个路时隙，其中30 个路时隙分别用来传送30 路话音信号，一个路时隙用来传送帧同步码，另一个路时隙用来传送信令码，即一个PCM30/32 系统。
三路频分复用系统设计
***************** 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2013年春季学期 信号处理课程设计 题目：三路频分复用系统的设计 专业班级：通信工程 姓名：刘旺春 学号：10250423 指导教师：王维芳 成绩：
摘要 频分复用是通信中广泛使用的一种通信方式。频分复用技术可以使不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上传输。复用是一种将若干个彼此独立的信号，合并为一个可在同一信道上同时传输的复合信号的方法。可以把它们的频谱调制到不同的频段，合并在一起而不会相互影响，并能在接收端彼此分离开来。按频率区分信号的方法叫频分复用。在生活中，我们接触到的大部分都是模拟信号，而计算机只能对数字信号进行处理。通过FFT变换，通过对模拟信号采样，我们可以使其变成数字信号，本次设计是通过FFT来实现的。先产生三个信号，接着对其进行FFT变换，然后将三个叠加。接着设计三个滤波器进行滤波，还原出原始信号。本设计是用FFT实现对三个同频带信号的频分复用，就是通过Matlab语言来实现的。本设计报告分析了数字信号处理课程设计的过程。用Matlab进行数字信号处理课程设计的思路，并阐述了课程设计的具体方法、步骤和内容，以及在生活中的应用。 关键词：频分复用；FFT；Matlab；频谱分析
目录 一设计任务目的及要求 (1) 1.1设计目的及意义 (1) 1.2设计要求 (1) 二原理与模块介绍 (3) 2.1 频分复用通信系统模型建立 (3) 2.2 语音信号采样 (6) 2.3 语音信号的调制 (8) 2.4滤波器的设计 (9) 2.4.1 巴特沃斯滤波器 (9) 2.4.2 切比雪夫I型滤波器 (10) 2.4.3 椭圆滤波器 (11) 2.5 信道噪声 (13) 三设计内容 (16) 3.1 设计流程图 (16) 3.2 语音信号的时域和频域仿真 (16) 3.2.1 信号的时域仿真 (16) 3.2.2信号频域仿真 (17) 3.3 复用信号的频谱仿真 (17) 3.4传输信号的仿真 (18) 3.5 解调信号的频谱仿真 (19) 3.6恢复信号的时域与频域仿真 (20) 总结 (22) 参考文献 (24) 附录 (25)
传输专题设计(频分复用)
电子科技大学通信学院97 《综合课程设计实验报告》 传输专题设计（频分复用） 一、设计名称 传输专题设计（频分复用） 二、设计目的 通过本次课程设计，掌握频分复用的原理，学习简单复用系统的设计方法，并学习对通信系统中的典型部件电路进行方案设计、分析制作与调试。 三、设计原理 数据通信系统或计算机网络系统中,传输媒体的带宽或容量往往超过传输单一信号的需求,为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信
号,这就是多路复用技术。采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输,在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用。频分多路复用FDM (Frequency Division Multiplexing)和时分多路复用TDM (Time Di-vision Multiplexing)是两种最常用的多路复用技术。 在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用频分复用的方法。在频分复用系统中，信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输，因而可以用滤波器将它们分别滤出来，然后分别解调接收。 按频率分割信号的方法叫频分复用，按时间分割信号的方法叫时分复用。 在频分复用中，信道的可用频带被分割成若干互不交叠的频段，每路信号占据其中一个频段，因而可以用适当的滤波器把它们分割开来，分别解调接收。 多路复用原理框图如图一： 图一：多路复用原理框图 四、设计指标 设计一个频分复用调制系统，将12路语音信号调制到电缆上进行传输，其传输技术指标如下： (一)语音信号频带：300Hz～3400Hz。 (二)电缆传输频带：60KHz～156KHz。 (三)传输中满载条件下信号功率不低于总功率的90％。 (四)电缆传输端阻抗600Ω，电缆上信号总功率（传输频带内的最大功率） 不大于1mW。 (五)语音通信接口采用4线制全双工。 (六)音频端接口阻抗600Ω，标称输入输出功率为0.1mW。 (七)滤波器指标：规一化过渡带1％，特征阻抗600Ω，通带衰耗1dB， 阻带衰耗40dB（功率衰耗），截止频率（设计者定）。 (八)系统电源：直流24V单电源。 五、设计思路和过程 (一)频分复用的优点： 信道复用率高，分路方便，因此，频分多路复用是目前模拟通信中常采用的一种复用方式，特别是在有线和微波通信系统中应用十分广泛。 (二)频分复用中的主要问题： 串扰，即各路信号之间的相互干扰。