基本介紹
- 中文名：頻分多路復用
- 外文名：Frequency-divisionmultiplexing，FDM
- 套用學科：通信
定義,頻分復用原理,復用方式分類,3.1 線路復用,3.2 話路復用,3.3 射頻波道復用,3.4 射頻頻段復用,優缺點,優點,問題,發展與套用,發展,套用,歷史套用,現代套用,
定義
頻分多路復用，是在適於某種傳輸媒質的傳輸頻帶內，若干個頻譜互不重疊的信號一併傳輸的方式，簡稱FDM。在每路信號進入傳輸頻帶前，先要依次搬移頻率（調製），而在接收端，再搬回到原來的頻段，恢復每路的原信號，從而使傳輸頻帶得到多路信號的復用。各路信號一般為等頻寬的同類信號，也可以是不同頻寬的不同業務類別的信號。調製方式必須是線性調製，可以是調幅、調頻或調相。
頻分復用原理
在物理信道的可用頻寬超過單個原始信號（如原理圖中的CH1、CH2和CH3這3路信號）所需頻寬情況下，可將該物理信道的總頻寬分割成若干個與傳輸單個信號頻寬相同（或略寬）的子信道；然後在每個子信道上傳輸一路信號，以實現在同一信道中同時傳輸多路信號。多路原始信號在頻分復用前，先要通過頻譜搬移技術將各路信號的頻譜搬移到物理信道頻譜的不同段上，使各信號的頻寬不相互重疊（搬移後的信號如圖中的中間3路信號波形）；然後用不同的頻率調製每一個信號，每個信號都在以它的載波頻率為中心，一定頻寬的通道上進行傳輸。為了防止互相干擾，需要使用抗干擾保護措施帶來隔離每一個通道。
頻分復用原理
頻分復用原理復用方式分類
頻分多路復用方式包括線路復用、話路復用、射頻波道復用和射頻頻段復用。
3.1 線路復用
一般採用單邊帶調製，如載波電話系統就是把若干300～3 400Hz的話路信號，經一次調製組成基群，再經若干次調製依次組成超群、主群、超主群等高次群，這是典型的頻分復用方式。
3.2 話路復用
用於低速數據傳輸，一般採用移頻或移幅鍵控方式。如在一個300～3 400Hz的話路內傳送多路低速移頻電報。
3.3 射頻波道復用
對單一載頻，採用不同調製方式所形成的波道的復用方式。
①短波移頻編碼復用。如雙路移頻電報，以4個等同硒的不同頻率分別代表兩路電報傳號、空號的4種組合（M1M2，M1S2，S1M2，S1S2），只需兩路信號同步，即可根據某時間間隔出現的頻率判決兩路的傳號、空號。
②短波波道頻分復用。如獨立邊帶調製系統，將獨立生成的、各包括一個或兩個話賂頻寬的上下兩個單邊帶信號，作為同一載頻的邊帶信號一同發射，可分別容納2個或4個3kHz的話路。
③基帶二次調製復用。如模擬微波接力系統，以調頻方式對頻分復用的基帶信號進行二次調製，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製的模擬微波接力系統的容量可達1萬話路以上。
3.4 射頻頻段復用
在一個射頻頻段內，包含若干射頻波道的復用方式。
①頻分多址復用（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，可在兆赫級頻段內包含若干個載波波道，每個載波波道可以包含一個模擬載波系統，也可只有一個話路。地球站可在一個或幾個載波波道內對若干地址傳送信息，並按目的地址接收有關的幾個載波波道的信號，從中提取所需信息。只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射頻頻段直接復用 直接將頻譜互不重疊的射頻波道合併傳輸的方式。如將20～30套60～300MHz的電視節目（包括伴音）的信號，直接分別搬移到射頻頻段的11GHz單邊帶調幅制的微波短距離傳送系統，將4、6、7GHz頻段的微波信號通過一個天、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. 信道復用率高，分路方便，因此頻分多路復用是模擬通信中常採用的一種復用方式，特別是在有線和微波通信系統中套用十分廣泛。
問題
1.保護頻帶占用了一定的信道頻寬，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干擾；
3.所需設備隨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，不便於性能監測。
發展與套用
發展
歷史上，電話網路曾使用FDM技術在單個物理電路上傳輸若干條語音信道。這樣，12路語音信道被調製到載波上各自占據4KHz頻寬。這路占據60－108KHz頻段的複合信號被認為是一個組。反過來，五個這樣的信號組本身被同樣的方法多路復用到一個超級組中，這個組包含60條語音信道。進一步甚至有更高層次的多路復用，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比較適合於傳輸模擬信號，而TDM則比較適合於傳輸數位訊號。因此在在電話系統所使用的數字傳輸方式中，TDM（時分多路復用，Time-Division Multiplexing）逐漸代替了FDM技術。
套用
在無線網路的套用上，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）這樣的多路復用技術。
FDM也能被用於在最終調製到載波上之前合併多路信號。在這種情況下，所載信號被認為是次載波。立體聲調頻（stereo FM）傳輸就是這樣一個例子：38KHz次載波被用於在複合信號頻率調製之前從中央左右合併信道中分離出左右不同的信號。
立體聲調頻頻譜結構
立體聲調頻頻譜結構當頻分多路復用被用於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是一種從不同傳送器中分離無線電信號的傳統方法。
在光學領域類似頻分多路復用的技術被稱為分波多工（wavelength division multiplexing）。
歷史套用
歷史上，電話網路曾使用FDM技術在單個物理電路上傳輸若干條語音信道。這樣，12路語音信道被調製到載波上各自占據4KHz頻寬。這路占據60－108KHz頻段的複合信號被認為是一個組。反過來，五個這樣的信號組本身被同樣的方法多路復用到一個超級組中，這個組包含60條語音信道。進一步甚至有更高層次的多路復用，這樣使得單個電路中傳輸幾千條語音信道成為可能。
現代套用
在現代電話系統所使用的數字傳輸方式中，時分多路復用（Time-Division Multiplexing）代替了FDM技術。
