時分多路復用（時間 Division Multiplexing，TDM）以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實現單一物理信道傳輸多路信號；每個信道在其占有的時間片內，可使用物理信道的全部帶寬。時分多路復用實現的條件是信道能達到的最高傳輸速率超過待傳輸的各路信號的傳輸速率之和。時分多路復用更適用于數字數據信號的傳輸。
時分多路復用具體是把一個傳輸通道進行時間分割以傳送若干話路的信息。把N個話路設備接到一條公共的通道上，按一定的次序輪流給各個設備分配一段使用通道的時間。當輪到某個設備時，這個設備與通道接通，執行操作，與此同時，其他設備與通道的聯系均被切斷。待指定的使用時間間隔一到，則通過時分多路轉換開關把通道連接到下一個要連接的設備上去。如果傳輸介質可達到的數據傳輸速率超過要傳輸的數字信號總的數據傳輸速率時，可以采用時分多路復用技術。幾個低速設備產生的信號輸入一個多路復用器，保存在相應的緩沖器中（通常緩沖器為一個字符大小），按照一定的周期順序掃描每一個緩沖器，可以將這些信號順序傳輸在高速線路上。在接收端，由相應設備分離這些數據，恢復成原來的信號。采用時分多路復用時，輸入到多路復用器的信號一般是數字信號。時分多路復用又分為同步時分和異步時分。
基本介紹
在一條信道的傳輸時間內，將若干路離散信號的脈沖序列，經過分組、壓縮、循環排序，交織成時域互不重疊的多路信號一并傳輸的方式，簡稱TDM。離散信號包括數據字符、數字話音信號或其他數字化的模擬信號，以及差分脈沖調制（△調制）、脈沖抽樣話音信號。分組排序是以一幀碼組或一個碼元為單位。碼元可以取兩個或多個離散值（即數字信號），也可以取連續值（即脈沖調幅信號）。在傳輸過程中，每路離散信號只能在規定的時隙內傳送，其馀時隙則為其他各路占用，從而實現了信道傳輸時間的分割復用。脈沖調幅（PAM）話音信號仍具模擬性質，雖然碼率低且有時分復用的可能，但不具備數字信號抗擾性強、易于檢測和提取同步信號等優點，一般不用于構成時分多路復用傳輸系統。
復用方式分類
基帶傳輸的時分復用
為便于話音信號模-數、數-模轉換，一次群采用以幀為單位的編組交織方式，交織是對各路信號的幀序列循環依次高速抽樣展寬完成。為消除直流和便于定時，一般采用HDB3碼型。以一次群再經若干次時分復用，可以構成各級高次群，由于無需考慮直流和定時問題，可用簡單的碼元交織方式。
射頻波道二次調制復用
如數字微波接力系統。小容量系統一般采用四相鍵控（QPSK），大容量系統則需采用多元正交調幅（MQAM）制方式，用以壓縮傳輸帶寬。
時分多址復用TDMA
將一個載頻時域劃分為幀，每幀分成若干話路時隙，并包括一個攜有定時、站地址識別、控制指令和話路分配等信號的報頭。據此，各站即可保持嚴格同步，并按報頭內容規定的時隙發送和接收信號，用于衛星通信和地面一點-多點數字微波系統。
光波波道二次調制復用
可提供很寬的工作帶寬，足以彌補PCM系統頻譜利用率不高的缺陷，可用于大容量、長距離傳輸。
用戶線雙向時分復用
可提高碼率，并能雙向分時傳輸，簡稱乒乓法。
數字話音信號插空復用
利用對話不同時發言的間隙，傳輸各路話音信號的復用方式，屬于統計時分復用系統。
復用原理
以電話通信為例說明時分多路復用的過程：發送端的各路話音信號經低通濾波器將帶寬限制在3400Hz 以內，然后加到勻速旋轉的電子開關 SA1上，依次接通各路信號，它相當于對各路信號按一定的時間間隙進行抽樣。SA1旋轉一周的時間為一個抽樣周期T，這樣就做到了對每一路信號每隔周期T 時間抽樣一次，此時間周期稱為1幀長。發送端電子開關 SA1不僅起到抽樣作用，同時還要起到復用和合路的作用。合路后的抽樣信號送到編碼器進行量化和編碼，然后，將信號碼流送往信道。在接收端，將各分路信號碼進行統一譯碼，還原后的信號由分路開關SA2依次接通各分路，在各分路中經低通濾波器將重建的話音信號送往收端用戶。在上述過程中，應該注意的是，發、收雙方的電子開關的起始位置和旋轉速率都必須一致，否則將會造成錯收，這就是PCM系統中的同步要求。收、發兩端的數碼率或時鐘頻率相同叫位同步或稱比特同步，也可通俗的理解為兩電子開關旋轉速率相同；收、發兩端的起始位置是每隔1幀長（即每旋轉一周）核對一次的，此稱幀同步。這樣才一能保證正確區分收到的哪8位碼是屬于一個樣值的，又是屬于哪一路的。為了完成上述同步功能，在接收端還需設有兩種裝置：一是同步碼識別裝置，識別接收的PCM 信號序列中的同步標志碼的位置；二是調整裝置，當收、發兩端同步標志碼位置不對應時，需在收端進行調整使其兩者位置相對應。以上兩種裝置統稱為幀同步電路。
時分多路復用不僅局限于傳輸數字信號，也可同時交叉傳輸模擬信號。
應用例子
當使用頻分復用時占有不同頻帶的多路信號合在一起在同一信道中傳輸，各路頻帶間要有防護頻帶；而時分復用則使占有不同時隙的多路信號合在一起在同一信道中傳輸，各路時隙間要有防護時隙。時分復用的典型例子：PCM（Pulse Code Modulation，脈碼調制）信號的傳輸，把多個話路的PCM話音數據用TDM的方法裝成幀（幀中還包括幀同步信息和信令信息），每幀在一個時間片內發送，每個時隙承載一路PCM信號。
時分復用器是一種利用TDM技術的設備，主要用于將多個低速率數據流結合為單個高速率數據流。來自多個不同源的數據被分解為各個部分（位或位組），并且這些部分以規定的次序進行傳輸。這樣每個輸入數據流即成為輸出數據流中的一個“時間片段”。必須維持好傳輸順序，從而輸入數據流才可以在目的端進行重組。特別值得注意的是：相同設備通過相同 TDM 技術原理卻可以執行相反過程，即：將高速率數據流分解為多個低速率數據流，該過程稱為解除復用技術。因此，在同一個箱子中同時存在時分復用器和解復用器（Demultiplexer）是常見的。
電信中基本采用的信道帶寬為DSO，其信道寬為64Kbit/s。電話網絡（PSTN）基于TDM技術，通常又稱為TDM訪問網絡。電話交換通過一些格式支持TDM：DSO、T1/E1（為兩種接入線路類型）TDM及BRI TDM。E1 TDM支持2.048Mbit/s通信鏈路，將它劃分為32個時隙，每間隔為64Kbit/s。T1 TDM支持1.544Mbit/s 通信鏈路，將它劃分為24個時隙，每間隔為64Kbit/s，其中8Kbit/s信道用于同步操作和維護過程。E1/T1 TDM最初應用于電話公司的數字化語音傳輸，與后來出現的其他類型數據沒有什么不同。E1/T1 TDM目前也應用于廣域網鏈路。BRI TDM通過交換機基本速率接口（BRI，支持基本速率 ISDN，并可用做一個或多個靜態PPP鏈路的數據信道）提供。基本速率接口具有2個64Kbit/s時隙。TDMA也應用于移動無線通信的信元網絡。
TDM分類
TDM又分為同步時分復用（Synchronous 時間 Division Multiplexing，STDM）和異步時分復用（Asynchronous Time Division Multiplexing，ATDM）。
同步時分復用
同步時分復用采用固定時間片分配方式，即將傳輸信號的時間按特定長度連續地劃分成特定的時間段（一個周期），再將每一時間段劃分成等長度的多個時隙，每個時隙以固定的方式分配給各路數字信號，各路數字信號在每一時間段都順序分配到一個時隙。
由于在同步時分復用方式中，時隙預先分配且固定不變，無論時隙擁有者是否傳輸數據都占有一定時隙，這就形成了時隙浪費，其時隙的利用率很低，為了克服STDM的缺點，引入了異步時分復用技術。
異步時分復用
異步時分復用（ATDM）技術又被稱為統計時分復用技術（Statistical 時間 Division Multiplexing），它能動態地按需分配時隙，以避免每個時間段中出現空閑時隙。
ATDM就是只有當某一路用戶有數據要發送時才把時隙分配給它；當用戶暫停發送數據時，則不給它分配時隙。電路的空閑時隙可用于其他用戶的數據傳輸。
另外，在ATDM中，每個用戶可以通過多占用時隙來獲得更高的傳輸速率，而且傳輸速率可以高于平均速率，最高速率可達到電路總的傳輸能力，即用戶占有所有的時隙。
技術優缺點
TDM系統具有抗干擾性強、無噪聲積累、功放器件全激勵功率的利用充分等優點。雖然由于頻譜利用率遠低于頻分多路復用（FDM）系統，工作頻帶較窄的電纜不能用于大容量系統，但光纜和K波段微波的高載頻可提供很大帶寬，而多值正交調幅技術在數字微波系統上的應用還可大大提高波道的頻譜利用率，使它們均可用于大容量數字傳輸系統。在電信網必然要過渡到綜合業務數字網的趨勢下，時分復用系統將居獨占地位。
參考資料 >