第五讲时分多路复用
时分多路复用（TDM）
时分多路复用（TDM）展开全文因数字信号是有限个离散值，所以TDM技术广泛应用于包括计算机网络在内的数字通信系统，而模拟通信系统的传输一般采用FDM。
以电话通信为例说明时分多路复用的过程：发送端的各路话音信号经低通滤波器将带宽限制在3400Hz 以内，然后加到匀速旋转的电子开关SA1上，依次接通各路信号，它相当于对各路信号按一定的时间间隙进行抽样。
SA1旋转一周的时间为一个抽样周期T，这样就做到了对每一路信号每隔周期T 时间抽样一次，此时间周期称为1帧长。
发送端电子开关SA1不仅起到抽样作用，同时还要起到复用和合路的作用。
合路后的抽样信号送到编码器进行量化和编码，然后，将信号码流送往信道。
在接收端，将各分路信号码进行统一译码，还原后的信号由分路开关SA2依次接通各分路，在各分路中经低通滤波器将重建的话音信号送往收端用户。
在上述过程中，应该注意的是，发、收双方的电子开关的起始位置和旋转速率都必须一致，否则将会造成错收，这就是PCM（脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,PCM）系统中的同步要求。
收、发两端的数码率或时钟频率相同叫位同步或称比特同步，也可通俗的理解为两电子开关旋转速率相同；收、发两端的起始位置是每隔1帧长（即每旋转一周）核对一次的，此称帧同步。
这样才一能保证正确区分收到的哪8位码是属于一个样值的，又是属于哪一路的。
为了完成上述同步功能，在接收端还需设有两种装置：一是同步码识别装置，识别接收的 PCM信号序列中的同步标志码的位置；二是调整装置，当收、发两端同步标志码位置不对应时，需在收端进行调整使其两者位置相对应。
以上两种装置统称为帧同步电路。
时分多路复用不仅局限于传输数字信号，也可同时交叉传输模拟信号。
应用当使用频分复用时占有不同频带的多路信号合在一起在同一信道中传输，各路频带间要有防护频带；而时分复用则使占有不同时隙的多路信号合在一起在同一信道中传输，各路时隙间要有防护时隙。
频分多路复用、时分多路复用和统计时分多路复用三种方法
频分多路复用、时分多路复用和统计时分多路复用三种方法摘要: 多路复用是把两个以上的单独信号合并起来。
同时在一条通信线路上进行传输。
多路复用的方法很多，这里主要介绍频分多路复用、时分多路复用和统计时分多路复用三种方法。
首先介绍频分多路复用，简称FDM，频分多路复用是把每个要传输的...多路复用是把两个以上的单独信号合并起来。
同时在一条通信线路上进行传输。
多路复用的方法很多，这里主要介绍频分多路复用、时分多路复用和统计时分多路复用三种方法。
首先介绍频分多路复用，简称FDM，频分多路复用是把每个要传输的信号以不同的载波频率进行调制，然后在传输介质上进行传输，这样在传输介质上就可以同时传输许多路信号。
之前介绍的宽带信号主要的实现方法就是频分多路复用。
其次介绍时分多路复用，时分多路复用利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通路上传输多个数字信号。
时分多路复用的特点是每个信号都是基带信号，通过轮流使用时隙，实现多路复用。
最后介绍统计时分多路复用，统计时分多路复用是在时分多路复用基础上，动态按需分配时隙。
多路复用还有波分、码分等方法，请同学们查阅资料进行了解。
波分复用WDM 是将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。
这种在同一根光纤中同时传输两个或众多不同波长光信号的技术，称为波分复用。
在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息，称为光波分复用技术，简称WDM。
光波分复用包括频分复用和波分复用光频分复用（FDM）技术和光波分复用（WDM）技术无明显区别，因为光波是电磁波的一部分，光的频率与波长具有单一对应关系。
通常也可以这样理解，光频分复用指光频率的细分，光信道非常密集。
《ch时分多路复用》PPT课件
• 北美和日本的技术：T1线路〔24〕 • ITU-T推荐的TDM标准：E1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 分多路复用器中，数据复用方式分为三种， 即
• 比特交织法 • 字符交织法 • 码组交织法
• 在具有N路输入系统中，每个帧至少含有N 个时间片。
• Synchronous TDM：不是因为使用了同 步传输，而是因为时间片是预先分配给数 据源且固定不变的。
帧内时间片数=通道数 (m=n)
帧数=信号源中信号最多的数量 (z=simax)
2.同步TDM中的根本概念
分配给某一设备的时间片在一帧中的位置是 固定的〔意味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
• 交织可以按 bit/byte/Data block • 交织过程：
2.同步TDM中的根本概念
DDD 时
帧3
CC
分D 多
A
帧2 DC A
帧1 DCBA
B路 复
AAA 用
4路输入信号
器
每帧含有4个时间片
图4-18同步时分多路复用交织过程
2.同步TDM中的根本概念
• 〔3〕帧定位比特：在每帧的开场附加一 个或多个同步比特，以便于解复用器根 据输入信息进展同步，从而准确地别离 各时间片。控制信息使用的是可以识别 的比特模式：101010…
1.比特交织法
• 比特交织法：比特交织技术主要用于同 步的数据源，它的每个时间片仅含有某 个数据源的一个比特。
• 传输特点： • 这种方式按照被复用的支路顺序和各支
路中各自的比特顺序每次仅复用一个比 特的数据 • 比特交织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
计算机网络原理 时分多路复用技术
计算机网络原理 时分多路复用技术
时分多路复用（Time division Multiplexing ，TDM ）是一种多路传输数字信号的方法，它已经在现代数据网络上替代了频分多路复用技术。
在通信序列中，时分多路复用向在网络上交换信号的每一个设备分配一段时间或时间片。
在这个时间片中，信道只传输来自那个节点的数据。
例如，有若干个计算机连接在同一条公共传输通道上，多路复用器在通信信道中将会按一定的次序轮流的给每台计算机分配一个时间，当轮到某台计算机时，这台计算机与通道接通，执行操作。
而其他的设备与通道的联系均被切断，待分配的时间片用完后，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的计算机上。
在时分多路复用中，时间片是为它们特定的节点保留的，而不管该节点是否有数据要传输。
如果一个节点没有要发送的数据，那么它的时间片就保留空白的。
虽然这种安排合乎逻辑，但是如果网络上的某些节点很少发送数据，那么它的效率会比较低下。
图1-16为一个时分多复用模型。
发射器
A
B
C
A B C 接收器时间片2
图1-16 时分多复用系统
时分多路复用又分为同步时分多路复用和异步时分多路复用：同步时分多路复用是指分配给每个设备的时间片是固定的，不管该设备是否有数据发送，属于该设备的时间片都不能被其他设备占用。
异步时分多路复用允许动态地分配时间片，如果某个设备不发送信息，则其他的设备可以占用这个设备的时间片。
通信系统中的多路复用技术介绍
通信系统中的多路复用技术介绍多路复用技术指的是在通信系统中，通过将多个信号合并在一个信道中传输，以提高通信信道的利用率和传输效率的一种技术。
它可以将不同用户的信号同时传输在同一个信道中，从而实现多个用户同时进行通信。
下面将详细介绍多路复用技术的原理和步骤。
一、多路复用技术的原理1. 频分多路复用（FDM）：将传输信道频带划分为若干个不重叠的子信道，每个子信道用于传输一个用户的信号。
通过控制每个子信道的带宽，可以使不同用户之间的信号不会相互干扰。
2. 时分多路复用（TDM）：将传输信道的时间分成若干个时隙，每个时隙用于传输一个用户的信号。
用户的信号在不同的时隙进行传输，通过控制每个用户的传输速率，可以实现多用户同时传输。
3. 统计多路复用（SDM）：根据用户的传输需求和信道的使用情况，动态地分配信道资源。
当用户的传输需求较小或者其他用户没有传输时，可以将信道资源分配给其他用户使用。
二、多路复用技术的步骤1. 信号接入：将不同用户产生的信号接入到通信系统中。
用户的信号可以通过不同的方式接入，如数字化后通过信号结构器输入、模拟信号通过模数转换器转换为数字信号后输入等。
2. 信号编码：对每个用户的信号进行编码。
编码可以使得不同用户的信号在传输过程中相互独立，不会相互干扰。
常见的编码方式有频分编码、时分编码等。
3. 多路复用：将各个用户的信号按照多路复用技术的原理进行合并。
例如，对于频分多路复用技术，可以将每个用户的信号经过调制后分配到不同的频带中；对于时分多路复用技术，可以将每个用户的信号按照时间顺序分配到不同的时隙中。
4. 信号传输：将多路复用后的信号通过信道传输。
传输过程中需要保持信号的完整性和准确性，避免信号受到干扰或衰减。
5. 信号分解：在接收端，将传输的信号进行分解，分离出各个用户的信号。
分解可以使用与多路复用技术相对应的解复用技术，如频分解复用、时分解复用等。
6. 信号解码：对分离出的每个用户的信号进行解码。
时分多路复用 ppt课件
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பைடு நூலகம்
2.4.3数字复接技术
数字通信的优越性，推动了数字通信网的建立和 发展。在通信网运行时，为了扩大传输容量和提 高传输效率，可以采用复用的方式。
为了进一步扩大系统容量，就需要把若干中低速 数字信号（低次群）合并成一个高速数字信号 （高次群） ，再通过高速信道传输，传到对方再 分离还原为各个中低速数字信号。数字复接就是 实现这种数字信号合并与分离的。
②帧同步时隙：TS0用于传送帧同步码以实 现帧同步
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③信令与复帧同步时隙：TS16 每帧的TS16用来传信令信号。 TS16中有8位码，可分配给两个话路使用 第1～4位码传送一个话路的信令，
第5～8位码传送另一个话路的信令。
则30个话路则需15个TS16传送信令，即需 要15个帧的来传送。分别记为F1，F2， F3…F15；
二次群的速率:
4*2.048Mb/s=8.192Mb/s。（×）
4*2.048Mb/s+0.256 Mb/s=8.448 Mb/s。 这样是因为在组成二次群时需要加入额外 的填充码元。
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4、 同步数字体系SDH （Synchronous Digital Hierarchy）
PDH （Plesiochronous Digital Hierarchy）： PCM技术在复接成一次群时，采用同步复 接，但在形成二、三、四群时采用异步复 接方式。为复接方便，规定了各支路比特 流之间的异步范围，对偏差的约束就是所 称的准同步工作，相应的同步系列称为准 同步系列。
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2.4.1 时分多路复用概述
1、复用的概念
复用：为了提高信道利用率，使多路信号互不 干扰地在同一信道上传输的方式称为多路复用。
第五讲时分多路复用
塞入位置 SV 及塞入标志 SZ 在复接帧 中安排位置如图所示。图中 m 是复
Q 为每帧内每个支路含信 接支路数，
码数， K
是每帧中每个支路的非信 Ls 息比特数， 为帧长，有
Ls m(Q K )
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212bit Ⅰ组 Ⅱ组 Ⅲ组 Ⅳ组
53bit
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再生主时钟 分路定时 脉冲产生 本地同步 码产生器 校核电路 0 1 与 门
扣除脉冲
收到的信码 同步 码 检测电路
扣除电路
一致脉冲
状态双稳态
去各解 调器
图8-8 逐码移位同步
时分多路复用(1) 22
正码速调整准同步复接/分接过程会使支路 码流带来二种附加影响，即塞入抖动与塞 入误码。所谓塞入抖动是指分接后恢复的 支路信号的位置会发生抖动。它主要由于 码速调整过程中塞入调整码，在收端分接 过程中减去调整码所造成的。它是衡量正 码速调整系统的一项重要技术指标。
时分多路复用(1) 6
TDM技术存在的主要问题：
TDM对信道中时钟相位抖动及接收端与 发送端的时钟同步问题则提出了较高要 求。 所谓同步是指接收端能正确地从数据流 中识别各路序号。为此，必须在每帧内 加上标志信号（称为帧同步信号）。
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采用TDM制的数字通信系统，在国 际上已逐步建立起标准。数字复接 序列中按传输速率不同，分别称为 基群、二次群、三次群、四次群等 等。
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2. 公司设备上要尽量简单
(1) 编译码器要尽量易设计
能量(能源) 节能
传输信
号的码型的频谱中不含有直流分量。
时分多路复用(1)
时分多路复用
时分多路复用（TDM）：概念时分多路复用（TDM：Time Division Multiplexing）是按传输信号的时间进行分割的，它使不同的信号在不同的时间内传送，将整个传输时间分为多时间间隔（Slot time，TS，又称为时隙），每个时间片被一路信号占用。
TDM就是通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分来实现一条电路传送多路信号的。
电路上的每一短暂时刻只有一路信号存在。
因数字信号是有限个离散值，所以TDM技术广泛应用于包括计算机网络在内的数字通信系统，而模拟通信系统的传输一般采用FDM。
TDM是以信道传输时间作为分割对象，通过多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现，因此时分多路复用更适用于数字信号的传输。
它又分为同步时分多路复用和统计时分多路复用。
采用基带传输的数字数据通信系统，如计算机网络系统、现代移动通信系统等；原理由于基带传输系统采用串行传输的方法传输数字信号，不能在带宽上划分。
TDM技术在信道使用时间上进行划分，按一定原则把信道连续使用时间划分为一个个很小的时间片，把各个时间片分配给不同的通信过程使用；由于时间片的划分一般较短暂，可以想象成把整个物理信道划分成了多个逻辑信道交给各个不同的通信过程来使用，相互之间没有任何影响，相邻时间片之间没有重叠，一般也无须隔离，信道利用率更高。
通常采用的技术有：STDM同步十分多利复用技术和ATDM异步时分多路复用技术同步时分复用采用固定时间片分配方式，即将传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定的时间段（一个周期），再将每一时间段划分成等长度的多个时隙，每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号，各路数字信号在每一时间段都顺序分配到一个时隙。
由于在同步时分复用方式中，时隙预先分配且固定不变，无论时隙拥有者是否传输数据都占有一定时隙，这就形成了时隙浪费，其时隙的利用率很低，为了克服STDM的缺点，引入了异步时分复用技术。
异步时分复用（ATDM）技术又被称为统计时分复用技术（Statistical Time Division Multiplexing），它能动态地按需分配时隙，以避免每个时间段中出现空闲时隙。
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采用三位以上的指示码来作为塞入标志
（SZ）。
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塞入位置SV及塞入标志SZ在复接帧 中安排位置如图所示。图中 m 是复
接支路数，Q 为每帧内每个支路含信 码数， K 是每帧中每个支路的非信 息比特数，Ls为帧长，有
Ls m(Q K)
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复
16帧，2.0ms
帧 结构
F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10F11F12F13F14F15
帧 结构
TS 0
1
2
3
4
5
6
7
32路时隙，256 bit , 125s
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 213 24 25 26 27 28 219 30 31
入
标
标
志
志
信息S 52bit
第塞 三入 个位 塞置 入 标 志
信息S 51bit
SV SZ
SZ
SZ
图8-7正码速调整结构
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定义标称码速调整速率（或称塞入速率）
fs0
Q Ls
fh0 fl0
其中 fh0 是同步复接单元标称速率，fl0 是
支路标称速率。
最大码速调整速率定义为可能插入或删
除调整数字的最大速率 fsmax ，通常规 定在每一个支路复接帧中只留一个调整
位置。
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所以最大码速调整速率
• 多路信号的汇合与分路都是数字 电路，比FDM的模拟滤波器分路简 单、可靠。
• 信道的非线性会在FDM系统中产 生交调失真与高次谐波，引起路际 串话，因此，对信道的非线性失真 要求很高；而TDM系统的非线性失 真要求可降低。
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TDM技术存在的主要问题：
帧同步时 偶帧 隙 TS0 × 0 0 1 1 0 1 1
帧同步信号
话路 时隙
信令时隙
(CH1- 0 0 0 0 1 A2 1 1 CH15) 复帧同 备用
步信号 比特
话路 时隙
(CH16CH29)
CH30 3.91μs
488ns
奇帧
TS0 × 1 A1 1 1 1 1 1
保留给 国内通 信用
F1 a b c d a b c d
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清华大学电子系
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PCM
帧正数 时 同码字 分 步速复基复 技调接群用 术整原帧原
技理结理 术构
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基本原理
• 时 分 复 用 （ TDM ， 即 TimeDivision Multiplexing ） 的 主 要 特点是利用不同时隙来传送各 路不同信号。
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目前四次群以下已存在两套准同 步数字复接系列 ( PDH)，分别用 于北美、日本和欧洲、中国。而 SDH 则 是 全 球 统 一 的 同 步 数 字 复 接系列。
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同步复用
• PCM基群帧结构。
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该塞入时隙SV无论是空闲还是信码，都必
须由发端传送信息到收端码速恢复电路，
才能正确地恢复原始码流。为此要在复接
帧中留出指定的时隙来传送码速调整的指
示信号。显然，这种指示信号是很重要的。
它一旦出错，会导致支路码流丢失一比特
或误塞入一比特，即出现滑动。为此通常
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Ⅰ组
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212bit
Ⅱ组
Ⅲ组
Ⅳ组
53bit
53bit
53bit
53bit
1234------535455------106107108------159160161162------212
F11F12F13
第
第
信息S 50bit
一 个 塞
信息S 52bit
二 个 塞
入
输出频率 fm 大于输入频率 fl 码速调整的名称即来源于此。
。正
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通常在每个复接帧中规定一个指定的 时隙，称为正码速调整支路比特。如 果该支路码速不需要调整 ，这个时 隙就照常传送支路信码；如果该支路 要调整码速，这个时隙则空闲一次， 该时隙称为塞入位置SV。
CH1 CH16
F2 a b c d a b c d
CH2 CH17
PCM基群帧结构
F15 a b c d a b c d
CH15 CH30
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准同步复用－正码速调整
正码速调整部分主要由缓冲存储器与必
要控制电路所组成。输入支路时钟频率
为 fl ，其输出时钟即同步复接支路时 钟的频率为 fm 。在正码速调整技术中，
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TDM与FDM（频分复用）原理的差别：
TDM在时域上是各路信号分割开 来的; 但在频域上是各路信号混 叠在一起的。 FDM在频域上是各路信号分割开 来的;但在时域上是混叠在一起的。
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TDM的方法有两个突出的优点：
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随着光纤通信的发展，四次ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ速率已不能
满足大容量高速传输的要求。美国首先提 出 同 步 光 纤 网 （ SONET ） 的 建 议 ， 经 CCITT几次讨论、修改，现已形成正式建 议。CCITT蓝皮书G.707建议规定SDH的 第一级比特率为155.52Mb/s，记作STM－ 1。四个STM－1按字节同步复接得到STM －4，比特率为622.08Mb/s。四个STM－4 同 步 复 接 得 到 STM － 16 ， 比 特 率 为 2488.32Mb/s。
TDM对信道中时钟相位抖动及接收端与 发送端的时钟同步问题则提出了较高要 求。 所谓同步是指接收端能正确地从数据流 中识别各路序号。为此，必须在每帧内 加上标志信号（称为帧同步信号）。
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采用TDM制的数字通信系统，在国 际上已逐步建立起标准。数字复接 序列中按传输速率不同，分别称为 基群、二次群、三次群、四次群等 等。