ch42时分多路复用.pptx
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1、第第4章章 多路复用技多路复用技术(2)4.4 同步同步时分多路复用(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(分多路复用(STDM)4.5.1 STDM原理原理 4.5.2 STDM帧结构构4.6 多路复用技多路复用技术的比的比较 4.6.1 时分多路复用与分多路复用与频分多路复用的比分多路复用的比较 4.6.2 比特交比特交错和字符交和字符交错复用方式的比复用方式的比较 4.6.3 同步同步时分复用与分复用与统计(异步)(异步)时分复用的比分复用的比较4.4 时分多路复用(分多路复用(TDM)FDM:以以频率率作作为
2、分割信号的参量;采分割信号的参量;采用模用模拟技技术,对计算机通信不太合适。算机通信不太合适。TDM:以以时间作作为分割信号的参量;即分割信号的参量;即信号在信号在时间位置上分开但它位置上分开但它们能占用的能占用的频带是重叠的。当是重叠的。当传输信道所能达到的信道所能达到的数据数据传输速率超速率超过了了传输信号所需的数信号所需的数据据传输速率速率时即可采用即可采用TDM;4.4 同步同步时分多路复用分多路复用(TDM)TDM:完全由数字:完全由数字线路路实现,近几年得,近几年得到广泛到广泛应用。用。时分复用又分分复用又分为同步同步时分复用和分复用和异步异步时分复用。分复用。4.4.1 TDM原
3、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.TDM基本原理:基本原理:其理其理论基基础是基于抽是基于抽样定理定理(Sampling Theorem)。因)。因为抽
4、抽样定理使得定理使得时间上离散的抽上离散的抽样脉冲脉冲值代替基代替基带信号成信号成为可能。可能。抽抽样定理定理:一个一个频带限制在(限制在(0,fH)内的)内的时间连续信号信号m(t),如果以不低于如果以不低于2fH的速率的速率进行抽行抽样,则m(t)可由抽可由抽样值完全确定。即:完全确定。即:若若fs=2fH (fs代表采代表采样频率率 fH为最高最高频率)率)则理理论上就有一种方法能用采上就有一种方法能用采样后的离散信号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关键问
5、题:收收发双方的同步双方的同步复用器中的复用器中的电子开关是关子开关是关键部件部件TDM工作特点:工作特点:通信双方是按照通信双方是按照预先指定的先指定的时间进行数行数据据传输的而且的而且这种种时间关系是固定不关系是固定不变的的 某一某一时刻刻而言,信道上而言,信道上仅传送一送一对设备之之间的信号而不是多路复用信号的信号而不是多路复用信号某一某一时间段段而言,信道上而言,信道上传送多路复用信送多路复用信号号TDM2.2.同步同步TDMTDM中的基本概念中的基本概念(1)帧: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
6、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路路输入系入系统中,中,每个每个帧至少含有至少含有N个个时间片片。Synchronous TDM:不是因不是因为使用了同步使用了同步传输,而是因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。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
7、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)交错:同步时分多路复用器关键部件是同步时分多路复用器关键部件是高速的电子开关;
8、当开关移动到某个设备前,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 交交错过程: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
9、(3)帧定位比特:定位比特:在每在每帧的开始附加一个的开始附加一个或多个同步比特,以便于解复用器根据或多个同步比特,以便于解复用器根据输入信入信息息进行同步,从而精确地分离各行同步,从而精确地分离各时间片。控制片。控制信息使用的是可以信息使用的是可以识别的比特模式:的比特模式:101010(4)比特填充:)比特填充:同步不同同步不同传输速率的数据速率的数据源源,使得不同数据源,使得不同数据源间速率匹配(近似呈整数速率匹配(近似呈整数倍关系),倍关系),主要是通主要是通过复用器在复用器在设备的数据流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标准准主要采用
10、一种脉冲主要采用一种脉冲编码调制的技制的技术 PCM(Pulse Coded Modulation)PCM电话系系统是是时分多路分多路PCM系系统的一的一种最重要的种最重要的应用。用。现在在PCM没有没有统一的一的标准,各个国家使用准,各个国家使用了各种互不兼容的方法。了各种互不兼容的方法。北美和日本的技北美和日本的技术:T1线路(路(24)ITU-T推荐的推荐的TDM标准:准:E1线路(路(30)4.4.2 TDM数据复用方式根根据据每每个个时时间间片片中中存存放放的的内内容容不不同同,在在时时分分多多路路复复用用器器中中,数数据据复复用用方方式式分分为为三三种种,即即比特交错法比特交错法字
11、符交错法字符交错法码组交错法码组交错法比特交比特交错法法:比特交比特交错技技术主要用于主要用于同步的数据源,它的每个,它的每个时间片片仅含有某个数据源的含有某个数据源的一个比特。一个比特。传输特点:特点:这种方式按照被复用的种方式按照被复用的支路支路顺序和各支路中序和各支路中各自的比特各自的比特顺序序每次每次仅复用一个比特的数据复用一个比特的数据比特交比特交错时分复用器在高速分复用器在高速传送的数据信号送的数据信号集合集合帧里,每一个里,每一个时隙隙仅传送一个低速信道送一个低速信道的的1比特数据或比特数据或传送送1比特比特帧同步信息。同步信息。1.比特交错法时分多路复用器S1b11b12b13
12、b144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字符交错法: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:每每个个时时间间片片传传输输1 1路路信信号号中中的的1 1个个字字符符(数数据据/同同步步信信息息),典典型型状状况况下下每每个个字字符符的的起起始始位和停止位在传
13、输之前被清除位和停止位在传输之前被清除2.字符交错法时分多路复用器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帧帧同同步步头头,Mi,Mi代代表表第第M M路路信信号号中中的的第第i i个个符符号号优缺点:适适合合于于异异步步的的数数据据源源,但但缓缓存存容容量量与比特交错技术相比较大与比特交错技术相比较大SFMiBiAi字符交错法码组交交错法:法
14、:码组交错技术按某一码组交错技术按某一码字码字长度(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)基本原理框基本原理框图:3.码组交错法时分多路复用器S1SFA1B1M1m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 F1SFA2B2M2An Ai A2 A1Bn Bi B2 B1Mn Mi M2 M1帧帧iSFAiBiMi 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
15、构:SFSF代代表表帧帧同同步步标标志志 MiMi代代表表第第M M路路输输入入的的第第i i个码字个码字传输特点:传输特点:每每个个时时间间片片传传输输一一个个码码字字/子子帧帧,与与比比特特交交错技术相比误码率较低错技术相比误码率较低 SFMiBiAi实例例: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实例实例计算算题例4.1 五个信源通五个信源通过同步同步TDM复用在一起。复用在一起。每个信源每秒每个信源每秒产生生 100个字符。假个字符。假设采用采用字符交字符交错技技术而且每而且每帧需要一个比特同步。
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