1-1时分复用实验(教师)

一、实验目的

1．熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台，熟悉时分复用的原理。 2. 构建时分复用的建立仿真模型,并分析仿真波形。 二、实验原理

1、时分复用含义：

时分复用是多路信号在时间位置上分开，它们所占用的频带是公共的，时分复用信号在频率上重叠，但在时间上是不重叠的。

2、时分复用原理完全建立在抽样定理基础上：

在相邻抽样脉冲之间存在时间上的空隙，利用这种空隙便可以在同一信道中传输其它路信号的抽样脉冲，只要抽样脉冲之间相互不混淆.在时间上分开的，在接收端就可以想法把各种信号分开，最后实现恢复各路原始信号。这就是时分复用原理。

3、TDM系统组成及工作原理

器 R ，它在时间上是同步的，这就要求同步系统的技术指标很严格,时间分配器的功能实际上就是对各路信号轮流取样，因此它的输出功能就是由各路取样后脉冲所组成的时间复用信号。

S时分复用系统内主要部件是发端的时间分配器 S T 和接收端的时间分配

三、实验内容：

构建时分复用的电路模型、分析仿真波形； 1）建立仿真电路图（见图1） 2）设置测试参数

3）观察并记录各个示波器的仿真波形

四、实验步骤：

1、建立仿真电路图如下：

图1

说明：用Pulse Generator（矩形脉冲）、Sine Wave（正弦波）、Repeating Sequence（锯齿波）作为3路输入信号，经过发端的时间分配器（subsystem）对各路信号进行轮流采样，在经过Merge（合成）将由3路取样后信号合成1路时间复用信号；再经过收端的时间分配器（subsystem1）将合成的1路时间复用信号还原出3路输入信号。

2、参数设置如下： 1）Pulse Generator

采用幅度为1，周期为2，无相位延迟的方波分别作为第1路输入信号。 2）Sine Wave

采用幅度为1 ，周期为2的正弦波作为第2路输入信号。 3）Repeating Sequence

采用周期为2的锯齿波作为第三路输入信号。 4）subsystem内部结构图

Pulse Generator作为抽样脉冲，使用幅度为1周期为0.01的矩形脉冲控制按时间抽取的“高速开关”的旋转。

Zero-Order Hold是零阶保持器，使用零阶保持器来实现时隙分配过程中的同步。其采样时间设置为0.1/3。

Delay 是延时器，采样周期为缺省值，Subsystem/Subsystem1中有四路输入，第一路不做任何处理，对其他两路分别进行相对于前一路的单位延迟，即第二路延迟一个单位，第三路延迟二个单位。利用这种输入信号在时间轴上相对位置的变化，可以实现对三路信号的分离，即时隙分配。

Enabled Subsystem是一个由外部输入使能执行的子系统。Enable的作用就是使

在系统控制信号的控制之下（本系统中为方波信号），子系统可以自行启动，不必再另行调用。

5）Merge

6) subsystem1的内部结构图

注：subsystem1参数设置同subsystem 7）Mux 将几个信号合成为为1个向量输出

8）Selector

9）Demux 将向量信号分离为输出信号

10）各示波器参数设置： Scope1

Scope2

Scope3

Scope4

五、实验报告要求

1、画出各实验电路的测试模型图，并简要叙述其工作过程。 同实验步骤。

2、画出各实验电路的仿真波形并分析。

Scope1

Scope2

Scope3

Scope4

示波器1 接在仿真框图的输入端部分，其输出波形为包括方波、锯齿波和正弦波在内的四路原始输入信号。示波器2接在仿真框图的复用端，其输出波形为经过时间采样并由合成器合成以后的复用波形。示波器3 接在仿真框图的输

出端，即解复用端，其输出波形为对复用波形进行按时间抽取采样分离以后的解复用信号。

仔细对比示波器1和示波器2的输出波形。可以看出示波器2的轮廓包含示波器1中的方波、锯齿波和正弦波。可以得出在经过Subsystem采样Merge合成以后，示波器2的输出波形就是将输入波形按照时隙分配复用原则复用以后的波形。

对比示波器1和示波器3的输出波形。可以看出两者之间波形总体来说基本一致略有失真，究其原因就是在复用和解复用中可能有混入的无关量，造成了干扰。

3、总结时分复用的原理。

抽样定理：一个频带在0到fm以内的低通模拟信号x(t),可以用时间上离散的抽样值来传输，抽样值中包含有x(t)的全部信息。当抽样频率fs≧2fm时，可以从已抽样的输出信号中用一个带宽为fm≦B≦fs—fm的理想低通滤波器不失真地恢复出原始信号。

时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续(模拟)的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在单路抽样信号在时间上离散的脉冲间留出很大的空隙。因此，可以在空隙中插入若干路其他抽样信号，只要各路抽样信号在时间上不重叠并且能区分开，那么一个信道就可以能同时传输多路信号，达到多路复用的目的。这种多路复用技术称为时分多路复用。

图1.1 时分复用基本原理

假设有N路PCM信号进行时分多路复用，系统框图及波形如图1.2和图1.3

所示。各路信号首先通过相应的低通滤波器使之变为带线信号，然后送到抽样电子开关，电子开关每Ts秒将各路信号依次抽样一次，这样N个样值按先后顺序错开插入抽样间隔Ts，之内，最后得到的复用信号是N个抽样信号之和，其波形如图1.3所示。各路信号脉冲间隔为Ts，各路复用信号脉冲的间隔为Ts / N。由各个消息构成单一抽样的一组脉冲叫做一帧，一帧中相邻两个脉冲之间的时间间隔叫做时隙，未被抽样脉冲占用的时隙叫做保护时间。在接收端，合成的多路复用信号由与发送端同步的分路转换开关区分不同路的信号，把各路信号的抽样脉冲序列分离出来，再用低通滤波器恢复各路所用的信号。 多路复用信号可以直接送到某些信道传输，或者经过调制变换成适合于某些信道传输的形式在进行传输。传输接收端的任务是将接收到的信号经过解调或经过适当的反变换后恢复出原始多路信号。

图1.2 时分复用基本框图

图1.3 时分复用波形图

时分复用通信系统有两个突出的优点，一是多路信号的汇合与分路都是数字电路，简单、可靠；二是时分复用通信系统对非线性失真的要求比较低。然而，时分复用系统对信道中时钟相位抖动及接收端与发送端的时钟同步问题提出了较高的要求。所谓同步是指接收端能正确地从数据流中识别各路序号。为此，必须在每帧内加上标志信号（即帧同步信号）。它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲。

4、将３路时分复用改为６路时分复用，画出仿真波形。