fdm频分复用数控系统设计要点研究

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1、FDM频分复用数控系统设计要点研究摘要：FDM频分复用是在电子类工程专业以及电力方面信号与系统中的重要内容，它是一种用频率来划分信道的复用方式。在FDM中，信道的带宽被划分为很多个互不重叠的子通道，其每路信号利用一个子通道进行传输，再利用滤波器将它们分别滤出，进行解调接收。该文主要针对FDM数控系统，着眼于基本原理从FDM数控系统模型的建立、语音信号的采样和调制、系统滤波器的设计以及信道噪声这五个设计要点进行分析和研究。中国8/vie　　关键词：FDM频分复用；信道；设计；语音信号　　中图分类号：TP302文献标识码：A：1009-3044（2016）35-0250-02　　FDM频

2、分复用是在电子类工程专业以及电力方面信号与系统中的重要内容。我们知道当一条物理信道的传输能力高于一路信号需求时，其可以被多路信号共享，而复用就是利用同一信道进行多路信号传输的技术，本文主要研究其中的频分复用，其主要用于模拟以及数字信号方面。FDM数控系统具有信道复用率高且操作便捷的优点，目前国内技术也在不断成熟完善之中。　　1FDM频分复用的基本原理以及模型的建立　　FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）频分复用的一个典型用例是数字电视信号方面，对数字电视信号而言，各个频道之间就是采用的频分复用方式进行信号的传输。目前在LTE中得到广泛运用的正交频分复用

3、（OFDM）系统的核心内容就是FDM频分复用。FDM频分复用是信道复用按照频率进行信号的区分，简单地说就是将信号资源进行划分，从而分割成多个占用不同频率的子频带，如下图1频分复用子频带划分图所示。　　FDM频分复用按照频率的方式分割信号，通过将同一信道上传输的同时刻进行传输的诸多信号的频谱进行调制到不同的频带上，进行合并之后它们相互之间不会产生干扰，最终能够通过接收端选用适用的滤波器将多路信号进行滤波分离，最后进行解调和终端处理。频分复用原理框图如图2中调制、解调系统框图所示。　　FDM数控系统中，将划分好的各个子频带进行分配，每一个用户配一个固定子频带，当信号调制到该固定子频带中，

4、各个用户信号同时进行发送，到接收端按照频带进行信号提取。实际操作中由于不可能实现理想滤波器，因而各个信号之间会产生一定的相关性，从而形成干扰，为了尽可能避免和减少这种干扰，也就是串扰，可以在各个频带之间留有一定的间隔，以较少此类串扰。　　根据上述分析可知，FDM频分复利用不同载波调制不同信号，用不同的子频带输送不同信息，通过接收端的信号提取与解调，最终得以恢复成初始信号，其模型如下图3所示。　　2语音信号的采样以及调制　　2.1语音信号的采样　　语音信号的抽样过程就叫做语音信号的采样，换句话说即将连续信号转换成为连续幅度的抽样信号。假设某一抽样信号的频率是f，其抽样周期为T，如下图4

5、抽样过程波形图所示，f（t）是输入的被抽样信号，p（t）是抽样信号，f0（t）是抽样之后的输出信号。理想的抽样应该是冲激序列，但是实际上，抽样通常情况下都是平顶抽样或者是自然抽样。　　根据频谱分析理论，当抽样信号的频率f不发生重叠现象时，此时抽样的频谱与信号的频谱是一致的，反之则不然，因此抽样理论的根本基础抽样定理可以描述成：如果一个连续信号f（t）的频谱中最高频率不超过fh，这种信号必定是个周期性的信号，当抽样频率fs≥2fh时，抽样后的信号就包含原连续信号的全部信息，而不会有信息丢失，当需要时，可以根据这些抽样信号的样本来还原成原来的连续信号。根据这一特性，可以完成信号的模-数转

6、换和数-模转换过程。　　由于实际情况并不存在理想的滤波器，抽样频率通常都比最高有效频率要高到三到五倍左右，比如语音信号频谱一般在300至3400赫兹，那么语言信号的采样频率通常都要大于6800赫兹。　　2.2语音信号的调制　　FDM频分复用的混频过程其实就是指语音信号的调制，在这一过程中，最重要的部分就是选取各路语音信号载波频率，混频过程中的时域表达式为：　　s（t）=x（t）cos（2πf0t）；为双边带信号，它的带宽是基带宽的两倍，也就是调制之后的带宽是：B=2fh。　　前面已经介绍，由于现实之中并不存在理想化的滤波，因此各个信号之间会产生相互影响，因此为了避免这类干扰，要将各个

7、载频的间隔调宽，要大于调制后的带宽B，假设每个载波的频率间隔是fg，若fh为3400赫兹，那么则有：　　fg≥B=2fh=2×3400Hz=6800Hz。　　而且，在对各路信号载波频率进行选取时，必须要将混叠频率fa考虑进来。这里需要交代一下混叠频率fa，它其实就是当利用一个fs的抽样频率离散时间系统进行信号处理时信号所允许的最高频率。事实上，任何大于混叠频率的分量都必然要重叠起来并且无法进行恢复操作，这就影响了正规频带内的信号，使得其也逐渐变得模糊。依据