简述频分多路复用fdm的含义_频分多路复用和时分多路复用的区别

在实际通信系统中，通常传输信道能够提供比单路或单用户所需要的带宽大得多的频谱带宽。因此，多用户复用同一个物理无线信道就尤为重要。

通过载波频率来区分子信道是一种常用的多路复用的技术，即频分多路复用FDM技术。

所谓传统的频分复用FDM与解复用，是相对OFDM正交频分复用与解复用而言的。

1. 传统的频分多路复用FDM的调制+复用

（1）物理模型

• 先调制：每一路信号分别用不同频率的载波进行独立的单载波调制。
• 后复用：然后线性叠加在一起进行传输，这就是频分复用，它利用原理是：频谱不重叠的、不同频率信号的线性叠加原理。

（2）复用信号后的频域频谱图

不同频率的信号，线性叠加起来，相关不干扰，只要他们的频谱不重叠就可以通过带通滤波器把他们分离出来，这就是解复用的过程！

（3）复用后信号的时域波形图

单载波调制后的信号：是幅度和相位受控的而频率与载波频率相同的周期性余弦波。

复用后信号的时域波形：是不同已调信号的幅度叠加，如下图所示：

由于不同的已调信号，其频率、相位、幅度都可能是不相同，因此这些信号叠加起来，时域上的表现形式就不再是周期的正弦或余弦信号了，而是一个非周期、连续时间的信号。

• 两个不同周期/频率的余弦波的线性叠加

• 三个幅度调制的已调信号的线性叠加

• N路信号的叠加

2 滤波的种类或方法

（1）滤波的原理

滤波（Wave filtering）是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波在射频信号接收和多路复用的解复用中得到广泛的应用。

滤波是根据傅立叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。

换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。

滤波分为经典硬件滤波和现代数字滤波。

（2）经典硬件滤波器

滤波器只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。

实际上，任何一个电子系统都具有自己的频带宽度（对信号最高频率的限制），频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。

• 当允许信号中较高频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做高通滤波器。
• 当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做低通滤波器。
• 设低频段的截止频率为fp1,高频段的截止频率为fp2:

频率在fp1与fp2之间的信号能通过其它频率的信号被衰减的滤波器叫做带通滤波器。

反之，频率在fp1到fp2的范围之间的被衰减，之外能通过的滤波器叫做带阻滤波器。

（3）现代数字滤波器

数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置。数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。

数字滤波器对信号滤波的方法是：用数字计算机对数字信号进行处理，处理就是按照预先编制的程序进行计算。数字滤波器的原理如图所示，它的核心是数字信号处理器。

数字滤波器利用信号的随机性的本质，将信号及其噪声看成随机信号，通过利用其统计特征，估计出信号本身。一旦信号被估计出，得到的信号本身比原来的信噪比高出许多。典型的数字滤波器有Kalman滤波，Wenner滤波，自适应滤波，小波变换（wavelet）等手段 [2]  。从本质上讲，数字滤波实际上是一种算法，这种算法在数字设备上得以实现。这里的数字设备不仅包含计算机，还有嵌入式设备如：DSP，FPGA，ARM等。

3 频分多路复用FDM的解复用：滤波

先通过带通滤波器进行解复用，这是频分复用的关键！

经过带通滤波器，每一路信号只包含用对应频率的已调信号，过滤掉了用其他载波调制的已调信号。

从频域的角度来看，通过带通滤波器，滤除掉了不需要的谐波分量，剩下的时域信号只保护所需要的谐波分量的已调信号。

这时候，就可以进行单载波解调了。

4 传统频分复用的特点

（1）FDM中，把整个频谱带宽，切分成无数个相同带宽的子载频，每个载频f1, f2, f3…..是独立数字调制的，比如采用正交幅度调制QAM（复指数调制或非复指数调制）或PSK调制（复指数调制或非复指数调制）

（2）每个载频f1, f2, f3…..频谱之间，必须留有空隙，以防止不同载频之间的相互串扰，导致频谱的利用率不高，浪费了大量的稀缺的无线资源。

（3）每一路用户最多只能占用有限的几个载波，导致单用户的数据速率无法得到大幅度提升。

（4）线性叠加复用：每一路单独调制后，进行线性叠加，由于每个路的频谱之间留有一定的保护带宽，因此叠加后的频谱相互不干扰，在解复用时，先通过带通滤波器过滤多余的频谱，然后为每一路载波单独解调。

（5）通过滤波器解复用：由于每个载波之间是留有间隙的，因此很容易通过滤波器把每一路复用在一起的信号分离开来。

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