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時分複用技術

鎖定
時分複用技術(time-division multiplexing, TDM)是將不同的信號相互交織在不同的時間段內,沿着同一個信道傳輸;在接收端再用某種方法,將各個時間段內的信號提取出來還原成原始信號的通信技術。這種技術可以在同一個信道上傳輸多路信號 [1] 
中文名
時分複用技術
外文名
time-division multiplexing, TDM
目    的
信息傳輸
應用領域
通信
發展趨勢
準正交時分複用

時分複用技術工作原理

TDM原理圖 TDM原理圖
時分複用是指一種通過不同信道或時隙中的交叉位脈衝,同時在同一個通信媒體上傳輸多個數字化數據、語音和視頻信號等的技術。電信中基本採用的信道帶寬DS0,其信道寬為64kbps。
時分多路複用適用於數字信號的傳輸。由於信道的位傳輸率超過每一路信號的數據傳輸率,因此可將信道按時間分成若干片段輪換地給多個信號使用。每一時間片由複用的一個信號單獨佔用,在規定的時間內,多個數字信號都可按要求傳輸到達,從而也實現了一條物理信道上傳輸多個數字信號。
假設每個輸入的數據比特率是9.6kbit/s,線路的最大比特率為76.8kbit/s,則可傳輸8路信號。在接收端,複雜的解碼器通過接收一些額外的信息來準確地區分出不同的數字信號。 [2] 

時分複用技術特點

TDM是在時間上將信道劃分為不同的時隙,在不同的時隙上間插不同的脈衝信號,依次來實現時域上多路信號的複用。 [3] 
時分複用是建立在抽樣定理基礎上的。抽樣定理使連續(模擬)的基帶信號有可能被在時間上離散出現的抽樣脈衝值所代替。這樣,當抽樣脈衝佔據較短時間時,在抽樣脈衝之間就留出了時間空隙,利用這種空隙便可以傳輸其他信號的抽樣值。因此,這就有可能沿一條信道同時傳送若干個基帶信號。

時分複用技術應用擴展

時分複用技術TDM方式

同步時分複用系統(分兩類):
1、準同步系列PDH(用於公共電話網PSTN);
2、同步系列SDH(用於光纖通信等骨幹網絡)。
統計(異步)時分複用系統(分兩類):
1、虛電路方式(如,X.25、幀中繼、ATM);
TDM TDM
2、數據報方式(如TCP/IP)。
PSTN系統採用PDHSDH結合的方式,在小用户接入及交換採用PCM/PDH,核心骨幹網絡採用SDH

時分複用技術PDH標準

1、基於A律壓縮的30/32路PCM系統(歐洲標準,用於歐洲、中國、俄羅斯等)
2、基於μ律壓縮的24路PCM系統(美洲標準,用於北美、日本、台灣等)

時分複用技術時間片劃分

同步(Synchronous)時分多路複用TDM,它的時間片是預先分配好的,而且是固定不變的,因此各種信號源的傳輸定時是同步的。與此相反,異步時分多路複用TDM允許動態地分配傳輸媒體的時間片。

時分複用技術發展

傳統的電路時分複用技術雖然已經成熟,但是由於電子瓶頸的影響很難進一步提高單根光纖的傳輸速率。利用電時分複用的方式可以實現單根光纖10Gbit/s的傳輸速率,德國SHF 40Gbit/s電時分複用器雖然已經商用化,但是由於技術複雜,價格十分昂貴。所以要想進一步提高光通信系統通信容量,人們把研究的熱點集中在了光波分複用WDM)和光時分複用OTDM)兩種複用方式上。
WDM是在一根光纖上覆用多路不同波長的光信號,在接收端分別對不同波長進行解複用。由於增益平坦EDFA的發展,推動了WDM技術的發展,WDM已經日趨成熟。OTDM在一根光纖上只傳輸一個波長的光信號,它首先要求光脈衝必須是RZ碼,各路光信號通過佔用不同時隙複用成一路,即在一路光脈衝之間插入幾路相對於第一路具有不同時延的光脈衝,以提高單根光纖的傳輸速率。WD和OTDM各有其優點,因此可以預見,WDM與OTDM相結合將更大地提高光通信容量,成為未來光通信發展的一個趨勢。

時分複用技術未來趨勢

寬帶無線通信是一種將信息化社會推向高級發展階段的重要技術,因而在電子信息領域中頗受關注。它有多方面的先進技術作為支撐,因此其發展前景必然很好。
正交頻分複用技術(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)被認為是下一代寬帶無線移動通信中不可或缺的技術,它確實有可能得到十分廣泛應用,但不見得是一個到處都可以使用的萬能工具,因為它也存在一些突出的缺點,例如:OFDM信號的峯值平均功率比太高,因而要求系統的線性動態範圍很大,這就使得射頻功率放大器功率效率降低,設備的體積和成本提高。此外它對於載波的頻偏相位抖動以及多普勒效應很敏感,使其傳輸性能受到某些條件的制約。 [4] 
參考資料
  • 1.    耿淑偉, 餘有龍. 光纖光柵時分複用傳感系統[J]. 哈爾濱工業大學學報, 2002, 34(2):204-206.
  • 2.    王玉寶, 蘭海軍. 基於光纖布拉格光柵波/時分複用傳感網絡研究[J]. 光學學報, 2010, 30(8):2196-2201.
  • 3.    張恆.時分複用系統中幀結構同步理論的研究[J].數字技術與應用,2017(10):45-46.
  • 4.    孫恩昌. 準正交時分複用技術研究[D].西安電子科技大學,2008.