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时分多路复用(TDM)技术类型_工作原理_优缺点

IC先生 IC先生 5511 2023-01-31 15:30:52

一种介质在任何时间只能携带一个信号,要传输多个信号以传输介质,必须通过为每个信号提供整个带宽的一部分来分离介质,这种情况可以通过使用多路复用技术来实现。

多路复用是一种使用共享介质将各种信号组合成单个信号的技术。数据传输系统中使用了不同类型的多路复用技术,例如TDM、FDM、CDMA和WDM。本文将介绍一种多路复用技术的概述——时分多路复用(TDM)。

基本概念

时分复用是一种多路复用技术,用于在公共信道上传输两个或多个流式数字信号。在这种多路复用技术中,输入信号被分成等效的固定长度时隙。多路复用完成后,这些信号将通过共享媒体发送,并在多路分解后重新组合成原始格式。

时分复用

功能框图

时分多路复用框图如下所示,它同时使用了发射器和接收器的部分。对于数据传输,有效利用整个信道的多路复用技术有时称为PAM/TDM,这是因为TDM系统使用PAM。因此,在这种调制技术中,每个脉冲都通过允许最大程度地使用通道来保持一些较短的时间。

功能框图

在上面的时分复用框图中,基于数据输入的数量,在系统开始时存在LPF(低通滤波器)的数量。基本上,这些LPF是消除数据i/p信号混叠的抗混叠滤波器。之后,LPF的输出被提供给换向器。根据换向器的旋转,通过它收集数据输入样本。此处,换向器的转速为“fs”,因此它表示系统的采样频率。

假设有'n'个数据输入,然后按照一个接一个的循环,这些数据输入将被复用并在公共信道之上传输。在系统的接收端,使用换向器,换向器在发送端同步换向器,所以接收端的这个去换向器l对时分复用信号进行分流。

在上述系统中,换向器和去换向器应具有相同的转速,以便在接收器端对信号进行精确的解复用。基于通过去换向器执行的旋转,通过LPF收集样本并恢复接收器的实际数据输入。

设信号的最大频率为“fm”,采样频率为“fs”,则有:fs≥2fm。

因此,连续样本之间的持续时间为,Ts=1/fs。

如果考虑有“N”个输入通道,则从“N”个样本中的每一个收集单个样本。因此,每个间隔都会输出“N”个样本,两者之间的间隔可以写为Ts/N。

众所周知,脉冲频率是每秒的脉冲数,脉冲频率=1/两个样本之间的间距=1/Ts/N=N/Ts。

此外,Ts=1/fs,所以上式将变为:脉冲频率=N/1/fs=Nfs。

对于时分多路复用信号,每秒的脉冲是用“r”表示的信号传输速率。所以有:r=NFS

工作原理

时分多路复用方法的工作原理是将多个数据流放入单个信号中,方法是将信号分成多个段,每个段的持续时间非常短。接收端的每个单独的数据流都根据时间重新组合。在下面的时分复用图中,当A、B、C三个源要通过一个公共介质发送数据时,这三个源的信号可以分成不同的帧,每个帧都有固定的时隙。

时分复用工作原理

在上述时分多路复用系统中,考虑了来自每个源的三个单元共同形成实际信号。

帧是用一次传输的每个源的单个单元收集的。当这些单元彼此完全不同时,可以消除可预防的信号混合机会。一旦帧在特定时隙之上传输,第二帧就会利用类似的信道进行传输,并进一步重复此过程,直到传输完成。

主要类型

时分复用主要有两种类型;同步时分复用和异步时分复用。

1、同步时分复用

输入是同步时分多路复用,简单地连接到一个帧。在时分复用中,如果有“n”个连接,则可以将帧分成“n”个时隙。因此,每个插槽都简单地分配给每条输入线。在这种方法中,采样率对所有信号都是熟悉的,因此给出了相似的时钟输入。多路复用器始终为每个设备分配相同的插槽。

同步时分多路复用的优点主要包括:保持秩序,不需要寻址数据。同步时分多路复用的缺点主要包括:它需要高比特率,如果单个通道没有输入信号,因为每个通道都分配了一个固定时隙,那么该特定通道的时隙不会保存任何数据,并且会浪费带宽。

2、异步时分复用

异步时分多路复用也称为统计TDM,在该分多路复用中,o/p帧从输入帧收集信息直到它被填充,但不会像同步TDM那样留下未填充的时隙。在这种类型的多路复用中,必须在传输到输出帧的槽中包含特定数据的地址。这种类型的TDM非常有效,因为信道的容量被完全使用并提高了带宽效率。

异步时分多路复用的优点主要包括:它的电路并不复杂,使用低容量通信链路,没有严重的串扰问题,没有中介失真,并且对于每个信道,使用完整的信道带宽。异步时分多路复用的缺点主要包括:它需要一个缓冲区,帧大小不同并且需要地址数据。

时分复用与时分多址的区别

下面简单介绍时分复用和时分多址(TDMA)之间的区别。

时分复用 时分多址
TDM表示时分复用。 TDMA表示时分多址。
TDM是一种数字多路复用技术,其中至少两个或两个以上的信号像单个通信信道内的子信道一样同时传输。 TDMA是一种用于共享媒体网络的信道接入技术。
在这种复用中,被复用的信号可以来自相似的节点。 在TDMA中,多路复用的信号可以来自不同的发射机/源。
对于这种多路复用,总是为特定用户提供特定时隙。TDM典型示例是数字地面电话网络。 对于时分多址,一旦用户使用完该时隙,则该时隙将变为免费,可供其他用户使用。通常情况下,这些时隙是动态分配的,用户每次接入网络可能获得不同的时隙。TDMA典型例子是 GSM。

主要优缺点

时分复用的优点主要包括以下几方面内容:

  • 电路设计简单。
  • 使用信道的总带宽进行信号传输。
  • 不存在中介失真问题。
  • 与FDM相比,时分复用系统非常灵活。
  • 对于每个通道,使用完整的可用通道带宽。
  • 有时候脉冲重叠会导致串扰,但可以使用保护时间来减少串扰。
  • 在这种多路复用中,通信信道之间的不需要的信号传输很少发生。

时分复用的缺点主要包括以下几方面内容:

  • 发送和接收部分都应正确同步,以进行正确的信号发送和接收。
  • 时分复用实施起来很复杂。
  • 与FDM相比,这种多路复用具有更低的延迟。
  • 时分复用系统需要寻址数据和缓冲区。
  • 由于缓慢的窄带衰落,这种多路复用的信道可能会耗尽。
  • 在时分复用中,同步非常重要。
  • 在时分复用中,缓冲区和地址信息是必需的。

主要应用

时分复用技术的主要应用包括以下几个方面:

  • 用于综合业务数字网络电话线。
  • 适用于公共交换电话网络 (PSTN) 和 SONET(同步光网络)。
  • 适用于电话系统以及有线电话线路。
  • 用于蜂窝无线电、卫星接入系统和数字音频混合系统。
  • 时分复用是光纤通信/光数据传输系统中最常用的技术。
  • 时分复用用于模拟和数字信号,其中许多速度较低的通道被简单地多路复用到高速通道中用于传输。

总结

以上就是关于时分复用相关内容的介绍,它用于通过简单地为每个信号分配有限的时间间隔来在同一共享介质上传输多个信号。通常情况下,这种类型的多路复用通过发送或接收数字带通或数字信号的数字系统使用,这些信号通过模拟载波承载并由SDH(同步数字系列)和PDH(准同步数字系列)等光传输系统使用。

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