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1、第第4章章 多路复用技术（多路复用技术（2）4.4 同步时分多路复用（同步时分多路复用（TDM）4.4.1 TDM原理原理 4.4.2 TDM数据复用方式数据复用方式 4.5 统计时分多路复用（统计时分多路复用（STDM）4.5.1 STDM原理原理 4.5.2 STDM帧结构帧结构 4.6 多路复用技术的比较多路复用技术的比较 4.6.1 时分多路复用与频分多路复用的比较时分多路复用与频分多路复用的比较 4.6.2 比特交错和字符交错复用方式的比较比特交错和字符交错复用方式的比较 4.6.3 同步时分复用与统计（异步）时分复用的比较同步时分复用与统计（异步）时分复用的比较4.4 时分多路复用
2、（时分多路复用（TDM）FDM：以以频率频率作为分割信号的参量；采作为分割信号的参量；采用模拟技术，对计算机通信不太合适。用模拟技术，对计算机通信不太合适。TDM：以以时间时间作为分割信号的参量；即作为分割信号的参量；即信号在时间位置上分开但它们能占用的信号在时间位置上分开但它们能占用的频带是重叠的。当传输信道所能达到的频带是重叠的。当传输信道所能达到的数据传输速率超过了传输信号所需的数数据传输速率超过了传输信号所需的数据传输速率时即可采用据传输速率时即可采用TDM；4.4 同步时分多路复用（同步时分多路复用（TDM）TDM：完全由数字线路实现，近几年得：完全由数字线路实现，近几年得到广泛应用
3、。到广泛应用。时分复用又分为时分复用又分为同步同步时分复用和时分复用和异步异步时时分复用。分复用。4.4.1 TDM原理原理 4.4.2 TDM数据复用方式数据复用方式 低通滤波器1低通滤波器2低通滤波器n1低通滤波器n基带信号m1(t)m2(t)mn-1(t)mn(t)信道m1mmn-1mn发送端接收端时分复用系统示意图(t)(t)(t)(t)时分多路复用器43214321图图4-15 同步时分多路复用同步时分多路复用S4S3S2S1S4S3S2S1多路解复用器同步多路电子开关同步多路电子开关t1t2同步时分多路复用（同步时分多路复用（TDM）4.4.1 TDM4.4.1 TDM原理原理 1
4、.TDM基本原理：基本原理：其理论基础是基于抽样定理其理论基础是基于抽样定理（Sampling Theorem）。因为抽样定理使得时）。因为抽样定理使得时间上离散的抽样脉冲值代替基带信号成为可能。间上离散的抽样脉冲值代替基带信号成为可能。抽样定理抽样定理：一个频带限制在（一个频带限制在（0,fmax）内的）内的时间时间连续信号连续信号m(t),如果以不低于如果以不低于2fmax的速率进行抽样，的速率进行抽样，则则m(t)可由抽样值完全确定。即：可由抽样值完全确定。即：若若fs=2fmax（fs代表采样频率代表采样频率 fmax为最高频率）为最高频率）则理论上就有一种方法能用采样后的离散信号则理
5、论上就有一种方法能用采样后的离散信号完全无失真地恢复原来的信号完全无失真地恢复原来的信号图图4-11 抽样定理示意图抽样定理示意图TDM原理原理抽样频率太低抽样频率太低抽样频率高抽样频率高 关键问题：关键问题：收发双方的同步收发双方的同步 复用器中的电子开关是关键部件复用器中的电子开关是关键部件 TDM工作特点：工作特点：通信双方是按照预先指定的时间进行数通信双方是按照预先指定的时间进行数据传输的而且这种时间关系是固定不变的据传输的而且这种时间关系是固定不变的 某一时刻某一时刻而言，信道上仅传送一对设备之而言，信道上仅传送一对设备之间的信号而不是多路复用信号间的信号而不是多路复用信号 某一时间
6、段某一时间段而言，信道上传送多路复用信而言，信道上传送多路复用信号号TDM2.2.同步同步TDMTDM中的基本概念中的基本概念（1）帧：）帧：TDMTDM传送信号时，将通信时间分传送信号时，将通信时间分成一定长度的帧。每一帧又被分成若干时成一定长度的帧。每一帧又被分成若干时间片。即一帧由若干个时间片组成。间片。即一帧由若干个时间片组成。帧中的每个时间片是预先分配给某个数据源的，帧中的每个时间片是预先分配给某个数据源的，且这种关系固定不变。不论有无数据需要发送，且这种关系固定不变。不论有无数据需要发送，所有数据源的时间片都会被占有；所有数据源的时间片都会被占有；在具有在具有N路输入系统中，路输入
7、系统中，每个帧至少含有每个帧至少含有N个时间片个时间片。Synchronous TDM：不是因为不是因为使用了同步传使用了同步传输，输，而是因为而是因为时间片是预先分配给数据源且固定时间片是预先分配给数据源且固定不变的。不变的。帧内时间片数帧内时间片数=通道数通道数 (m=n)帧数帧数=信号源中信号最多的数量信号源中信号最多的数量 (z=simax)图图4-17 同步时分多路复用帧的传输同步时分多路复用帧的传输时分多路复用器S4S3S2S11234123412344路输入信号路输入信号每帧含有每帧含有4个时间片个时间片帧帧n帧帧2帧帧1Time分配给某一设备的时间片在一帧中的位置是固定的（意味
8、着多路开关是单向扫描的），这些就构成了该设备的传输通道2.同步TDM中的基本概念2.2.同步同步TDMTDM中的基本概念中的基本概念 低通滤波器1低通滤波器2低通滤波器n1低通滤波器n基带信号m1(t)m2(t)mn-1(t)mn(t)信道m1mmn-1mn发送端接收端时分复用系统示意图(t)(t)(t)(t)同步同步（2）交错：）交错：同步时分多路复用器关键部件同步时分多路复用器关键部件是高速的电子开关；当开关移动到某个设备前，是高速的电子开关；当开关移动到某个设备前，该设备就有机会向公共通路传输该设备就有机会向公共通路传输规定大小规定大小的数的数据。据。开关的这种以固定的速率和固定的顺序在
9、开关的这种以固定的速率和固定的顺序在设备间的移动过程就称作设备间的移动过程就称作交错交错；交错可以按交错可以按 bit/byte/Data block 交错过程：交错过程：2.同步TDM中的基本概念时分多路复用器DDDCCBAAAD C B A4路输入信号路输入信号每帧含有每帧含有4个时间片个时间片帧帧2帧帧1D CADA帧帧3图图4-18同步时分多路复用交错过程同步时分多路复用交错过程2.同步TDM中的基本概念（3）帧定位比特：）帧定位比特：在每帧的开始附加一个在每帧的开始附加一个或多个同步比特，以便于解复用器根据输入信或多个同步比特，以便于解复用器根据输入信息进行同步，从而精确地分离各时间
10、片。控制息进行同步，从而精确地分离各时间片。控制信息使用的是可以识别的比特模式：信息使用的是可以识别的比特模式：101010（4）比特填充：）比特填充：同步不同传输速率的数据同步不同传输速率的数据源源，使得不同数据源间速率匹配（近似呈整数，使得不同数据源间速率匹配（近似呈整数倍关系），倍关系），主要是通过复用器在设备的数据流主要是通过复用器在设备的数据流中插入附加的比特。中插入附加的比特。2.同步TDM中的基本概念同步同步TDM标准标准 主要采用一种脉冲编码调制的技术主要采用一种脉冲编码调制的技术 PCM(Pulse Coded Modulation)PCM电话系统是时分多路电话系统是时分多路
11、PCM系统的一系统的一种最重要的应用。种最重要的应用。现在现在PCM没有统一的标准，各个国家使没有统一的标准，各个国家使用了各种互不兼容的方法。用了各种互不兼容的方法。北美和日本的技术：北美和日本的技术：T1线路（线路（24）ITU-T推荐的推荐的TDM标准：标准：E1线路（线路（30）4.4.2 TDM数据复用方式 根据每个时间片中存放的内容不同，在时根据每个时间片中存放的内容不同，在时分多路复用器中，数据复用方式分为三种，分多路复用器中，数据复用方式分为三种，即即比特交错法比特交错法字符交错法字符交错法码组交错法码组交错法 比特交错法比特交错法：比特交错技术主要用于比特交错技术主要用于同步
12、的数据源，它的每个时间片仅含有某个数据源的，它的每个时间片仅含有某个数据源的一个比特。一个比特。传输特点：传输特点：这种方式按照被复用的这种方式按照被复用的支路顺序和各支路中支路顺序和各支路中各自的比特顺序各自的比特顺序每次仅复用一个比特的数据每次仅复用一个比特的数据 比特交错时分复用器在高速传送的数据信号比特交错时分复用器在高速传送的数据信号集合帧里，每一个时隙仅传送一个低速信道集合帧里，每一个时隙仅传送一个低速信道的的1比特数据或传送比特数据或传送1比特帧同步信息。比特帧同步信息。1.比特交错法时分多路复用器S1b11b12b13b144路输入信号路输入信号每帧含有每帧含有4个时间片个时间
13、片帧帧2帧帧1S2S3S4 b2 b1b21b22b23b24比特交错法 比特交错法基本原理框图比特交错法基本原理框图 字符交错法：字符交错法：主要用于主要用于异步的数据源异步的数据源,字符字符交错是交错是以一个字符为单位进行复用以一个字符为单位进行复用。即它的即它的每个时间片包含每个时间片包含某个数据源的某个数据源的一个字符数据一个字符数据或同步信息。或同步信息。传输特点：每个时间片传输每个时间片传输1 1路信号中的路信号中的1 1个字符（数据个字符（数据/同步信息），典型状况下每个字符的起始同步信息），典型状况下每个字符的起始位和停止位在传输之前被清除位和停止位在传输之前被清除2.字符交错
14、法时分多路复用器S1A1SFB1M1m路输入信号路输入信号每帧含有每帧含有m个时间片个时间片帧帧2帧帧1S2SmCn Ci c2 c1A2SFB2M2An Ai A2 A1Bn Bi B2 B1Mn Mi M2 M1帧帧iAiSFBiMi字符交错法 字符交错法基本原理框图字符交错法基本原理框图 帧结构：SFSF帧同步头帧同步头,Mi,Mi代表第代表第M M路信号中的第路信号中的第i i个符个符号号 优缺点：适合于异步的数据源，但缓存容量适合于异步的数据源，但缓存容量与比特交错技术相比较大与比特交错技术相比较大MiBiAiSF字符交错法 码组交错法：码组交错法：码组交错技术按某一码组交错技术按某
15、一码字码字长度（若干比特）为单位进行复用，即长度（若干比特）为单位进行复用，即每个时间片包含某个数据源的一个码字每个时间片包含某个数据源的一个码字（可能是一个比特，一个字符或更多比（可能是一个比特，一个字符或更多比特）特）基本原理框图：基本原理框图：3.码组交错法时分多路复用器S1M1SFA1B1m路输入信号路输入信号每帧含有每帧含有m个时间片个时间片帧帧2帧帧1S2SmFn Fi F2 F1M2SFA2B2An Ai A2 A1Bn Bi B2 B1Mn Mi M2 M1帧帧iMiSFAiBi 码组交错法基本原理框图码组交错法基本原理框图码组交错法 帧结构：帧结构：SFSF代表帧同步标志代表
16、帧同步标志 MiMi代表第代表第M M路输入的第路输入的第i i个码字个码字 传输特点：传输特点：每个时间片传输一个码字每个时间片传输一个码字/子帧，与比特交子帧，与比特交错技术相比误码率较低错技术相比误码率较低 MiBiAiSF实例实例:同步同步TDMS4S3S2S1时分多路复用器AAAAACCCAC 帧帧1CA 帧帧2CA 帧帧3A 帧帧4A 帧5 同步同步TDM实例实例计算题计算题 例4.1 五个信源通过同步五个信源通过同步TDM复用在一起。复用在一起。每个信源每秒产生每个信源每秒产生 100个字符。假设采用个字符。假设采用字符交错技术而且每帧需要一个比特同步。字符交错技术而且每帧需要一个比特同步。帧速率是多少？通路上的比特率是多少？帧速率是多少？通路上的比特率是多少？并求出该系统的传输效率。并求出该系统的传输效率。解：（1）已知每个信源每秒产生）已知每个信源每秒产生 100个字符，而个字符，而每一帧容纳每个信源的一个字符，由此可知该系每一帧容纳每个信源的一个字符，由此可知该系统的帧速率是统的帧速率是100帧帧/秒。秒。（2）如果假设每个字符为）如果假设每个字符为8位，因此每帧有
