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时分复用(TDM)的工作原理

【摘要】:在数字通信系统中,一般采用时分复用方式来提高信道的传输效率。时分复用的主要特点是利用不同时隙来传送各路信号,其理论基础是抽样定理。显然,时隙Tc越小,时分复用的路数越多。图3-17N路信号时分复用时的时隙结构一个简单的PCM信号时分复用系统的组成如图3-18所示。

数字通信系统中,一般采用时分复用方式来提高信道的传输效率。时分复用(Time Division Multiplexing)的主要特点是利用不同时隙来传送各路信号,其理论基础是抽样定理。由抽样定理可知,模拟信号可用时间上离散出现的抽样脉冲值来代替,这样在抽样脉冲之间就留出了时间空隙。利用这种空隙就可以传输其他信号的抽样值,因此在一个信道上可以同时传输多路信号。图3-16所示为两路信号进行时间复用的情形。两路信号f1(t)和f2(t)具有相同的抽样频率,但它们的抽样脉冲在时间上交替出现。这种复用信号到了接收端只要在时间上恰当地进行分离,就能恢复各路信号。

图3-16 两路信号时分复用

上述概念可推广到N 路信号复用的情形中,图3-17为N 路信号时分复用时的时隙结构图。通常,把抽样定理规定的脉冲抽样间隔Ts(Ts=1/fs)称为一帧,将一帧的时间分为N 等份,每一等份称为一个时隙Tc(Tc=Ts/N),每路信号占用一个时隙。如语音信号抽样频率规定为fs=8000Hz,则一帧的时间为Ts=125μs。显然,时隙Tc越小,时分复用的路数越多。

图3-17 N路信号时分复用时的时隙结构

一个简单的PCM信号时分复用系统的组成如图3-18所示。图中多路信号的样值脉冲,按时间顺序排队进入压缩量化编码器。通常,编码器输出的PCM码是单极性的二进制脉冲序列,一般来说并不适合在信道中直接传输,因此,必须对单极码进行变换,变为适合信道传输的双极性传输码型。常用的基带码型有极性交替码 (AMI)和高密度双极性码 (HDB3)。在接收端,为消除传输过程中积累的噪声和干扰,先对信号进行均衡、再生,然后再进行双极性到单极性码型反变换和译码扩张,最后通过分路器把时分复用信号分开。

图3-18 PCM时分复用系统的组成

在进行PCM信号的时分复用时,先把一定路数的信号复合成一个标准的数据流,称为基群(一次群),然后再把基群数据流采用数字复接技术,汇合成速率更高的高次群。