TDM的基本原理是什么？

同步数字制式（SDH）光纤传输系统可以说是一种最典型的电时分复用（TDM）应用。时分复用是采用交错排列多路低速模拟或数字信道到一个高速信道上传输的技术。

时分复用系统的输入可以是模拟信号，也可以是数字信号。目前TDM通信方式的输入信号多为数字比特流，所以，我们只讨论数字信号时分复用。

模拟信号转变为数字信号的原理是，利用脉冲编码调制（PCM）方法，将语音模拟信号经取样、量化和编码三个过程转变为数字信号（见问7-1）。为了实现TDM传输，要把传输时间按帧划分，每帧125μs，把帧又分成若干个时隙，在每个时隙内传输一路信号的一个字节（8bit），当每路信号都传输完一个字节后就构成一帧，然后再从头开始传输每一路的另一个字节，以便构成另一帧。也就是说，它将若干个原始的脉冲调制信号在时间上进行交错排列，从而形成一个复合脉冲串，如图7-16b所示，该脉冲串经光纤信道传输后到达接收端。在接收端，采用一个与发送端同步的类似于旋转式开关的器件，完成TDM多路脉冲流的分离。

图7-16 数字输入时分复用原理图

a）24路数字信道（T1）时分复用系统构成原理图 b）N个信道复用后的帧结构(www.xing528.com)

图7-16a为24路数字信道（T1）时分复用系统构成的原理图。首先，同步或异步数字比特流送入输入缓存器，在这里被接收并存储。然后一个类似于旋转式开关的器件以8000转/s（即f_s=8kHz/s）轮流地读取N个输入数字信道缓存器中的1字节的数据，其目的是实现每路数据流与复用器取样速率的同步和定时。同时，帧缓存器按顺序记录并存储每路输入缓存器数据字节通过的时间，从而构成数据帧。N个信道复用后的帧结构如图7-16b所示。

话音信号的频带为300～4000Hz，取上限频率为4000Hz，按取样定理，取样频率为f_s=2×4kHz=8kHz/s（即每秒取样8000次）。取样时间间隔T=1/f_s=1/8k=125μs，即帧长为125μs。在125μs时间间隔内要传输8个二进制代码（比特），每个代码所占时间为T_b=125/8（μs），所以每路数字电话的传输速率为B=1/T_b=64kb/s（或者8bit/每次取样×8000次/每秒取样）。按照国际电联的建议，把1帧分为32个时隙，其中30个时隙用于传输30路PCM电话，另外2路时隙分别用于帧同步和信令/复帧同步，则传输速率为64kbit/s×32=2048kbit/s（也就是8bit/每个取样值×32个取样值/每次×8000次/每秒）。这一速率就是我国PCM通信制式的基础速率。

当每个信道的数据（通常是一个8bit的字节）依次插入帧时隙时，由于信道速率较低，而复用器取样速率较高，有可能出现没有数据字节来填充帧时隙的情况，此时可用一些空隙字节来填充。在接收端把它们提取出来丢弃。在帧一级，也要插入一些定时和开销比特，其目的是为使解复用器与复用器同步。为了检测误码并满足监控系统的需要，也插入另外一些比特。这些填充比特、同步比特、误码检测和开销比特在图7-16中用帧开销时隙表示。

为了在光纤中传输，要对已形成的串联比特流编码。在接收端，接收转换开关要与发送转换开关帧同步，恢复定时信号，解码并转换成双极非归零脉冲波形。该信号被送入接收缓冲器，同时也检出控制和误码信号。然后把存储的帧信号依次从接收缓冲器取出，每路字节信号分配到各自的输出缓冲器和解同步器。输出缓冲器存储信道字节并以适当的信道速率依次提供与输入比特流速率相同的输出信号，从而完成时分解复用的功能。