频分复用
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正交频分复用
峰值平均功率
由于OFDM信号在时域上为N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号恰好都以峰值出现并将相加时，OFDM信号 也产生最大峰值，该峰值功率是平均功率的N倍。这样，为了不失真地传输这些高峰均值比的OFDM信号，对发送 端和接收端的功率放大器和A/D变换器的线性度要求较高，且发送效率较低。解决方法一般有下述三种途径：
同步技术
与其它数字通信系统一样，OFDM系统需要可靠的同步技术，包括定时同步、频率同步和相位同步，其中频率 同步对系统的影响最大。移动无线信道存在时变性，在传输过程中会出现无线信号的频率偏移，这会使OFDM系统 子载波间的正交性遭到破坏，使子信道间的信号相互干扰，因此频率同步是OFDM系统的一个重要问题。
应用
数字声广播工程
欧洲的数字声广播工程（DAB）－DABEUREKA147计划已成功的使用了OFDM技术。为了克服多个基站可能产生 的重声现象，人们在OFDM的信号前增加了一定的保护时隙，有效的解决了基站间的同频干扰，实现了单频广播， 大大减少了整个广播占用的频带宽度。
HFC
HFC(Hybrid Fiber Cable）是一种光纤/同轴混合。近来，OFDM被应用到有线电视中，在干线上采用光纤传 输，而用户分配络仍然使用同轴电缆。这种光电混合传输方式，提高了图像质量，并且可以传到很远的地方，扩 大了有线电视的使用范围。
⑴可有效对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输；
⑵通过各子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力；
⑶各子信道的正交调制和解调可通过离散傅利叶反变换IDFT和离散傅利叶变换DFT实现；
⑷OFDM较易与其它多种接入方式结合，构成MC-CDMA和OFDM-TDMA等。
发展
OFDM的概念于20世纪50—60年底提出，1970年OFDM的专利被发表，其基本思想通过采用允许子信道频谱重 叠，但相互间又不影响的频分复用（FDM）方法来并行传送数据。OFDM早期的应用有AN/GSC_10高频可变速率数传 调制解调器等。早期的OFDM系统中，发信机和相关接收机所需的副载波阵列是由正弦信号发生器产生的，系统复 杂且昂贵。1972年Weinstein和Ebert提出了使用离散傅立叶变换实现OFDM系统中的全部调制和调解功能的建议， 简化了振荡器阵列以及相关接收机本地载波之间严格同步的问题，为实现OFDM的全数字化方案做了理论上的准备。
频分复用-通信原理
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FDM应用领域
载波电话系统 调幅广播 调频广播 广播电视 卫星直播电视 闭路电视广播 模拟移动电话 通信卫星中的频分多址
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频分多路复用
概念：多路彼此不相关的消息信号合并 为一个复合的群信号，共同在一条信道 上进行通信称为多路复用。利用调制技 术实施频谱搬移，可以实现频分多路复 用。
舒任成 2801304022
目录
1.频分多路复用介绍。 2.应用介绍。
Page 2
ห้องสมุดไป่ตู้
2
下图为12路信号的频分复用发送系统结构原理图
发送端低通滤波器消除各路基带信号的高频成分，而各个Modem 对各自的输入信号进行调制，实现频谱搬移。频率合成的各个频 率必须彼此分离。
下图为接收端原理图
接收端分离并解调出各路信号。同时，要提高信道利用率， 各频带应该尽量靠近，这要求陡峭的滤波器。 另外，各种信号之间存在相互干扰，叫做串扰。 主要是系统的非线性造成已调信号频谱的展宽，各路信号的频谱交叉重叠。 因此FDM系统的线性要求较高。
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FDM应用领域
载波电话系统 调幅广播 调频广播 广播电视 卫星直播电视 闭路电视广播 模拟移动电话 通信卫星中的频分多址
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频分多路复用
概念：多路彼此不相关的消息信号合并 为一个复合的群信号，共同在一条信道 上进行通信称为多路复用。利用调制技 术实施频谱搬移，可以实现频分多路复 用。
舒任成 2801304022
目录
1.频分多路复用介绍。 2.应用介绍。
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下图为12路信号的频分复用发送系统结构原理图
发送端低通滤波器消除各路基带信号的高频成分，而各个Modem 对各自的输入信号进行调制，实现频谱搬移。频率合成的各个频 率必须彼此分离。
下图为接收端原理图
接收端分离并解调出各路信号。同时，要提高信道利用率， 各频带应该尽量靠近，这要求陡峭的滤波器。 另外，各种信号之间存在相互干扰，叫做串扰。 主要是系统的非线性造成已调信号频谱的展宽，各路信号的频谱交叉重叠。 因此FDM系统的线性要求较高。
频分复用
目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 频分复用的概述 (1)1.2 仿真软件Multisim简介 (3)2 频分复用的原理 (4)3 模块电路设计 (6)3.1 乘法器 (6)3.2 加法器 (7)3.3 带通滤波器 (8)3.4 二阶低通滤波器 (9)4 频分复用电路设计 (10)5 仿真结果与分析 (11)5.1 软件仿真 (11)5.2 仿真结果分析 (13)6 心得体会 (14)参考文献 (15)1 绪论“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传输的复合信号的方法。
例如，在电话系统中，传输的语音信号的频率一般在300～3400Hz内。
为了是若干个这样的信号能在同一信道上传输，可以使它们的频谱调制到不同的频段，合并在一起不至于相互影响，并能在接受端彼此分离开来。
常见的信道复用采用按频率区分和按时间区分信号。
频分复用（FDM）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（TDM）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。
1.1 频分复用的概述频分复用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)。
频分多路复用系统的优点: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。
频分复用的原理和优缺点
畅通无阻！频分复用的原理和优缺点
随着移动通信技术的不断发展，对信号传输效率和带宽的需求越
来越高。
频分复用技术应运而生，成为现代通信网络中不可或缺的一环。
本文将从原理和优缺点两个方面来详细介绍频分复用技术。
一、原理
频分复用技术是将一个频段分成若干个较窄的子频段，每个子频
段只用于传输一路信号。
每个子频段都可以独立传输一个通信信道，
这样可以在同一个频段上实现多个信道之间的并行传输。
例如：一个频段大小为10MHz，它被分成5个大小为2MHz的子频段。
每个子频段可以独立传输一个通信信道，这样就可以在同一个频
段上同时传输5条不同的通信信道。
这样，每条信道就不会相互干扰，相互之间独立运行。
这种方法可以迅速提高信道的数量，从而提高整
个系统的信道带宽和通信吞吐量。
二、优缺点
频分复用技术的优点在于：
1.可以提高信道的数量和带宽，增加数据传输速率。
2.不同的频道之间互相独立，互不干扰，提高了通信质量和稳定性。
3.可以充分利用现有频谱资源，减少频谱的浪费。
缺点在于：
1.频分复用技术需要具备高计算能力，需要运用复杂的算法实现对信号的分割和传输控制。
2.由于各信道之间采用的是分时复用方式，传输速率较低，对实时性要求高的场景不太适用。
结语：
总的来说，频分复用技术是一种非常优秀的信号传输技术，它可以大大提高通信质量和效率，但它也有一些缺点需要克服。
我们相信在未来的通信技术中，频分复用技术将会发挥越来越重要的作用，为人们的通信带来畅通无阻的体验。
频分复用《通信原理》
频分复用
1．频分复用的定义
频分复用是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子信道，每个子信道传输一路信号。
2．频分复用的原理
（1）将信道的带宽分成多个相互不重叠的频段，每路信号占据其中一个子通道；
（2）各路之间留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔，防止信号重叠；
（3）在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，恢复出所需要的信号。
3．频分复用的实现
频分复用系统实现框图
图5-28 频分复用系统实现框图
4．频分复用的特点
（1）优点
①信道利用率高，技术成熟；
②可有效减少多径及频率选择性信道造成接收端误码率上升的影响；
③接收端可利用简单一阶均衡器补偿信道传输的失真。
（2）缺点
①设备复杂，滤波器难以制作；
②在复用和传输过程中，调制、解调等过程会不同程度地引入非线性失真，而产生各路信号的相互干扰；
③传送与接收端需要精确的同步；
④对于多普勒效应频率漂移敏感。
5．频分复用的应用
频分复用是模拟系统中最主要的一种复用方式，特别是在有线、微波通信系统及卫星通信系统内广泛应用。
频分复用相关拓展
频分复用相关拓展频分复用(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)，每一个子信道传输一路信号。
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。
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。
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)，下面主要介绍正交频分复用(OFDM ，Orthogonal Frequency Division Multiplexing)。
传统的频分复用（FDM）的优点是简单、直接。
但是频谱的利用率低，子信道之间要留有保护频带，而且在频分路数N较大时多个滤波器的实现使系统复杂化。
正交频分复用（OFDM）技术的基本思想就是在频域内将所给信道分成许多正交子信道，在每一个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这样，尽管总的信道并非平坦的，也就是说，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相关带宽，因此可以大大消除符号间干扰。
OFDM实际是一种多载波数字调制技术。
OFDM全部载波频率有相等的频率间隔，它们是一个基本振荡频率的整数倍，正交指各个载波的信号频谱是正交的。
OFDM系统比传统FDM系统要求的带宽要小得多。
由于OFDM使用无干扰正交载波技术，单个载波间无需保护频带，这样使得可用频谱的使用效率更高。
另外，OFDM技术可动态分配在子信道中的数据，为获得最大的数据吞吐量，多载波调制器可以智能地分配更多的数据到噪声小的子信道上。
因此我们总结出OFDM技术有如下优点：（1）OFDM技术实现了多载波调制（MCM），克服了多径接收，提高了系统的传输码率。
频分复用与时分复用
三．码速与带宽，时分复用的码间串扰
(a)时钟 (CP)
T
0
1
1 码速： f 码速： = T
0
1 1
(b)矩形
归零码
0
1
0
1 带宽： 带宽：
τ
τ
(c)矩形
不归零码
T
码速≈ 码速≈ 带宽
1 带宽： 带宽： T
选用带宽外高频 选用带宽外高频 分量相对较小的 码型。 码型。
(d )升余弦码
T
2T
t0
t1
1 带宽： 带宽： T
1 = fa (t )[1 + cos(2ωat )] 2 1 1 = fa (t ) + fa (t ) cos(2ωat ) 2 2
1 1 Ga (ω) = Fa (ω) + [Fa (ω + 2ωa )] + Fa (ω 2ωa ) 2 4
再使用低通滤波器，完成解调。 再使用低通滤波器，完成解调。
码分复用（码分多址） （CDMA） 码分复用（码分多址） ） 频分复用： 频分复用：就是以频段分割的方法在一个信道内
复用 复用发信端
调制， 调制，将各信号搬移到不 同的频率范围。 同的频率范围。
fa (t ) fb (t ) fc (t )
cosω at cosωbt cosωct yb (t ) ya (t ) g(t )
yc (t )
Fc (ω)
Fa (ω)
Fb (ω)
O
ω
O
ω
G(ω)
O
ω
ωc
ωb
ωa
O
ωa
ωb
ωc
ω
复用 复用收信端
收信端：带通滤波器，分开各路信号，解调。 收信端：带通滤波器，分开各路信号，解调。
正交频分复用定义
正交频分复用(OFDM)是一种数字调制技术，用于无线通信系统中的数据传输。
它通过将数据分成许多小的数据包，并将这些数据包通过多个正交的载波进行调制，从而能够在带宽有限的情况下实现高速数据传输。
载波是数字信号波形的基本单元，每个载波由一个频率和相位确定的波形组成。
正交意味着这些载波具有相同的频率间隔和时间间隔，并且它们相互垂直，这意味着它们不会重叠。
OFDM技术的优点包括:抗干扰性强、传输速率高、对带宽的利用率高、易于实现等。
因此，它被广泛应用于无线通信系统中，如数字电视、无线局域网和移动通信等。
§5.11 频分复用与时分复用
优点
•时分复用传送PCM信号，传输PCM信号所具备的 优点在时分复用都得以体现。 •产生与恢复各路信号的电路结构相同，而且以数字 电路为主，比频分复用系统的电路更容易实现超 大规模集成，电路类型统一，设计、调试简单。 •容易控制各路信号之间的干扰（串话），合理设计 码脉波形可使频带得到充分利用并且防止码间串扰。
c
频分复用解调分析
先利用一个带通滤波器（ ） 带宽a m a m , 滤出 a 附近的分量，再同步解调
ga t f a t cos 2 a t
1 f a t 1 cos2 a t 2 1 1 f a t f a t cos2 a t 2 2
a
O
a
b
c
复用接收端
接收端：带通滤波器，分开各路信号，解调。
带通 g t 带通 cos a t 低通 g a t cos b t cos c t 低通 f a t f b t f c t
带通
低通
G ( )
c
b
a
O
a
b
§5.11 频分复用与时分复用
一、频分复用
二、时分复用
三、防止码间串扰的方法
返回
一．频分复用
复用：在一个信道上传输多路信号。
频分复用
时分复用 波分复用
（FDM）
（TDM） （WDM）
码分复用（码分多址） （CDMA）
频分复用：就是以频段分割的方法在一个信道内
实现多路通信的传输体制。 (frequency division multiply)
1 1 Ga Fa Fa 2 a Fa 2 a 2 4
使用FFT实现任意三个同频带信号的频分复用
使用FFT实现任意三个同频带信号的频分复用频分复用（Frequency Division Multiplexing，简称FDM）是一种多路复用技术，通过将不同频率的信号叠加在同一条传输介质上，实现多个信号的同时传输。
FFT（Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换）是一种高效的计算傅里叶变换的算法，可用于将时域信号转换为频域信号。
实现任意三个同频带信号的频分复用，首先需要生成这三个信号，并将它们转换为时域信号。
然后，对这三个时域信号分别进行FFT变换得到对应的频域信号，再将这三个频域信号叠加在一起，得到复用后的信号。
最后，将复用后的信号进行IFFT（Inverse Fast Fourier Transform，傅里叶逆变换）操作，得到时域信号，可以通过声音输出设备播放出来。
具体步骤如下：1.生成三个同频带信号，可以使用任意的信号生成方式，如正弦波、方波、三角波等，并确定它们的频率、幅度和相位。
2.将这三个信号叠加在一起，得到复用前的信号。
在时域上，这三个信号直接相加即可。
3. 对复用前的信号进行FFT变换，得到频域信号。
可以使用现有的FFT库或算法，如Cooley-Tukey算法。
4.将三个频域信号分别叠加在一起，得到复用后的频域信号。
频域信号的叠加可以简单地将三个信号的频谱相加。
5.对复用后的频域信号进行IFFT操作，得到时域复用后的信号。
同样可以使用现有的IFFT库或算法。
6.将复用后的信号输出到声音设备，通过喇叭或耳机播放出来。
需要注意的是，在进行FFT和IFFT的过程中，要根据采样的点数和采样频率进行适当的设置，以确保信号的准确性和恢复性。
频分复用技术广泛应用于无线通信领域，如电视广播、移动通信、卫星通信等，可以有效地提高信道利用率和传输效率。
通过使用FFT算法实现任意三个同频带信号的频分复用，可以更好地理解和应用这一技术。
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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 -摘要FDMA（Frequency Division Multiple Access）是数据通信中的一种技术，也是现在移动通信中使用最大的一种通信方式。
FDMA通信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。
按照这种技术，把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。
同固定分配系统相比，FDMA使通道容量可根据要求动态地进行交换。
本次课程设计通过Matlab软件对FDMA系统进行仿真研究，可以加深对FDMA通信系统的理解和掌握，掌握带通滤波器和低通滤波器的设计，并且对过程中各个信号均需进行时域和频域的分析。
关键字：频分复用、带通滤波器、低通滤波器、MATLABAbstractFDMA (Frequency Division Multiple Access) is one of the data communication technology, is now the largest use of mobile communication a way to communicate. FDMA communication technology can make different users in the same time and frequency distribution of different channel transmission. In this technology, in the frequency division multiplexing transmission system according to the requirements of centralized control frequency distribution to the user. Compared with the fixed allocation system, FDMA make channel capacity can be dynamically exchange according to requirements. This course design through the software Matlab simulation research of FDMA system, can deepen our understanding of the FDMA communication system of understand and master, master bandpass filter and the design of the low pass filter, and the process of various signal are subject to an analysis of time domain and frequency domain.Key word: frequency division multiplexing, band-pass filter, low pass filter, MATLAB1设计任务及要求1.1设计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。
1.2设计要求用matlab做出采样之后信号的时域和频域波形图1.2.2选择合适的高频载波，得到复用信号，并做出其频谱图1.2.3设计合适的带通滤波器，并画出带通滤波器的频率响应图1.2.4对滤波后的信号进行解调，画出解调后各路信号的频谱图1.2.5设计合适的低通滤波器，画出低通滤波器的频率响应，做出恢复后信号的时域和频域波形图。
2设计原理2.1频分复用原理频分复用(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)。
FDMA（Frequency Division Multiple Access）是数据通信中的一种技术，即不同的用户分配在时隙相同而频率不同的信道上。
按照这种技术，把在频分多路传输系统中集中控制的频段根据要求分配给用户。
同固定分配系统相比，频分多址使通道容量可根据要求动态地进行交换。
在FDMA系统中，分配给用户一个信道，即一对频谱，一个频谱用作前向信道即基站向移动台方向的信道，另一个则用作反向信道即移动台向基站方向的信道。