定義
頻分多路複用,是在适于某種傳輸媒質的傳輸頻帶内,若幹個頻譜互不重疊的信号一并傳輸的方式,簡稱FDM。在每路信号進入傳輸頻帶前,先要依次搬移頻率(調制),而在接收端,再搬回到原來的頻段,恢複每路的原信号,從而使傳輸頻帶得到多路信号的複用。
各路信号一般為等帶寬的同類信号,也可以是不同帶寬的不同業務類别的信号。調制方式必須是線性調制,可以是調幅、調頻或調相。
多路複用是許多通信系統中的一個很重要的部分。
原理
在物理信道的可用帶寬超過單個原始信号(如原理圖中的CH1、CH2和CH3這3路信号)所需帶寬情況下,可将該物理信道的總帶寬分割成若幹個與傳輸單個信号帶寬相同(或略寬)的子信道;然後在每個子信道上傳輸一路信号,以實現在同一信道中同時傳輸多路信号。
多路原始信号在頻分複用前,先要通過頻譜搬移技術将各路信号的頻譜搬移到物理信道頻譜的不同段上,使各信号的帶寬不相互重疊(搬移後的信号如圖中的中間3路信号波形);然後用不同的頻率調制每一個信号,每個信号都在以它的載波頻率為中心,一定帶寬的通道上進行傳輸。為了防止互相幹擾,需要使用抗幹擾保護措施帶來隔離每一個通道。
方式
頻分多路複用方式包括線路複用、話路複用、射頻波道複用和射頻頻段複用。
線路複用
一般采用單邊帶調制,如載波電話系統就是把若幹300~3400Hz的話路信号,經一次調制組成基群,再經若幹次調制依次組成超群、主群、超主群等高次群,這是典型的頻分複用方式。
話路複用
用于低速數據傳輸,一般采用移頻或移幅鍵控方式。如在一個300~3400Hz的話路内傳送多路低速移頻電報。
射頻波道複用
對單一載頻,采用不同調制方式所形成的波道的複用方式。
①短波移頻編碼複用。如雙路移頻電報,以4個等同硒的不同頻率分别代表兩路電報傳号、空号的4種組合(M1M2,M1S2,S1M2,S1S2),隻需兩路信号同步,即可根據某時間間隔出現的頻率判決兩路的傳号、空号。
②短波波道頻分複用。如獨立邊帶調制系統,将獨立生成的、各包括一個或兩個話賂帶寬的上下兩個單邊帶信号,作為同一載頻的邊帶信号一同發射,可分别容納2個或4個3kHz的話路。
③基帶二次調制複用。如模拟微波接力系統,以調頻方式對頻分複用的基帶信号進行二次調制,用以傳送幾百路以至幾千路電話信息。以單邊帶方式進行二次調制的模拟微波接力系統的容量可達1萬話路以上。
射頻頻段複用
在一個射頻頻段内,包含若幹射頻波道的複用方式。
①頻分多址複用(FDMA)。如衛星通信及地面微波利用擴散波傳播模式構成的一點多址通信系統,可在兆赫級頻段内包含若幹個載波波道,每個載波波道可以包含一個模拟載波系統,也可隻有一個話路。地球站可在一個或幾個載波波道内對若幹地址發送信息,并按目的地址接收有關的幾個載波波道的信号,從中提取所需信息。
隻包含一個話路的載波波道可視為FDMA的特例,稱為單路單載波系統(SCPC)。在增加申請和分配話路的控制系統後,形成多址共用的按需分配單路單載波系統(SPADE),在小業務量時,可大大提高信道的利用率。
②射頻頻段直接複用直接将頻譜互不重疊的射頻波道合并傳輸的方式。如将20~30套60~300MHz的電視節目(包括伴音)的信号,直接分别搬移到射頻頻段的11GHz單邊帶調幅制的微波短距離傳送系統,将4、6、7GHz頻段的微波信号通過一個天、饋線系統同時發射,從而在一個射束路由上可以容納更多射頻波道的微波接力系統。
優缺點
優點
1、容易實現,技術成熟。
2、信道複用率高,分路方便,因此頻分多路複用是模拟通信中常采用的一種複用方式,特别是在有線和微波通信系統中應用十分廣泛。
問題
1、保護頻帶占用了一定的信道帶寬,從而降低了FDM的效率;
2、信道的非線性失真改變了它的實際頻率特性,易造成串音和互調噪聲幹擾;
3、所需設備随輸入路數增加而增多,不易小型化;
4、FDM不提供差錯控制技術,不便于性能監測。
相關
發展
曆史上,電話網絡曾使用FDM技術在單個物理電路上傳輸若幹條語音信道。這樣,12路語音信道被調制到載波上各自占據4KHz帶寬。這路占據60-108KHz頻段的複合信号被認為是一個組。反過來,五個這樣的信号組本身被同樣的方法多路複用到一個超級組中,這個組包含60條語音信道。進一步甚至有更高層次的多路複用,這樣使得單個電路中傳輸幾千條語音信道成為可能。
從原理分析可知,FDM比較适合于傳輸模拟信号,而TDM則比較适合于傳輸數字信号。因此在在電話系統所使用的數字傳輸方式中,TDM(時分多路複用,Time-Division Multiplexing)逐漸代替了FDM技術。
應用
在無線網路的應用上,除了以FDM在各個頻率作傳輸,為了使不同的封包能在同一通道上傳輸,也同時使用了CDM(分碼多工,Code-Division Multiplexing)這樣的多路複用技術。
FDM也能被用于在最終調制到載波上之前合并多路信号。在這種情況下,所載信号被認為是次載波。立體聲調頻(stereo FM)傳輸就是這樣一個例子:38KHz次載波被用于在複合信号頻率調制之前從中央左右合并信道中分離出左右不同的信号。
當頻分多路複用被用于允許多路用戶共享一個物理通信信道時,它又被稱為頻分多址(FDMA)。FDMA是一種從不同發送器中分離無線電信号的傳統方法。
在光學領域類似頻分多路複用的技術被稱為分波多工(wavelength division multiplexing)。



















