实验八：时分复用通信系统综合实验

太原理工大学现代科技学院光纤通信课程实验报告专业班级学号姓名指导教师实验名称 光纤通信网中的光时分复用技术实验 同组人专业班级 学号 姓名 成绩 一、实验目的 1．了解光纤接入网时分复用原理 2．掌握时分复用技术 二、实验仪器 1．ZYE4301G 型光纤通信原理实验箱 1台 2．20MHz 双踪模拟示波器 1台 3．FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1根 4．连接导线 20根 三、实验原理 光时分复用(OTDM)是以光领域的超高速信号处理技术为基础，避免了高速电子器件和半导体激光器直接调制能力的限制，可实现数十Gbit/s 乃至数百Gbit/s 的高速传输。

所谓光时分复用是指将多个通道的数字信息（低速率）以时间分割的方式插入到同一个物理信道──光纤中。

复用之后的数字信息成为高速率的数字流，数字流由帧组成。

帧定义了信道上的时间区域，在这个区域内信号以一定的格式传送。

时分复用必须采取同步技术来使远距离的接收端能够识别和恢复这种帧结构。

例如发送端在每帧开始的时候发送一个特殊的码组，而接收端利用检测这个特征码组来进行帧定位。

特征码组（或称帧定位码组）按一定的周期重复出现。

每一帧又包含若干个时间区域，叫做时隙TS ，每个时隙在通信时严格地分配给一个信道，即每个信道的数字信息是严格相等且时间上保持严格的同步关系。

光时分复用（OTDM ）可分为比特间插和分组间插。

比特间插OTDM 帧中每个时隙对应一个待复用的支路信息（一个比特），同时有一个帧脉冲信息，形成高速OTDM 信号，主要用于电路交换业务．分组间插OTDM 帧中每个时隙对应一个待复用支路的分组信息（若干个比特区），帧脉冲作为不同分组的界限，主要用于分组交换业务。

图4-1光时分复用实验框图 ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………本实验将两路不同的模拟信号分别经两个独立的PCM编码电路进行PCM编码，在编码的过程中使这两个编码电路采用不同的编码时隙，然后将这两路PCM信号进行同步复接，即时分复用，再将此信号接入到光发机数字驱动电路的输入端，经光纤传输后送到PCM译码电路，用各自相应的编码时隙将它们分别恢复为原模拟信号。

一、实验目的1. 理解时分复用技术的原理和过程。

2. 掌握时分复用系统的组成和功能。

3. 学习使用时分复用技术实现多路信号传输。

4. 分析时分复用技术的优缺点及其在实际应用中的意义。

二、实验原理时分复用技术（Time Division Multiplexing，TDM）是一种将多个信号按照一定的时间顺序复用到同一传输线路上，并在接收端进行分离的技术。

其基本原理是将传输线路的时间分割成若干个等长的时间片，每个信号源占用一个时间片进行传输。

在发送端，将各个信号源的数据按照一定的顺序排列，并分配相应的时间片，形成复用信号。

在接收端，通过相应的解复用技术，将复用信号分离成各个原始信号。

三、实验仪器与设备1. 时分复用实验箱2. 示波器3. 信号发生器4. 计算器四、实验步骤1. 系统搭建：按照实验箱说明书，搭建时分复用实验系统。

将信号发生器连接到实验箱的输入端，示波器连接到实验箱的输出端。

2. 信号生成：设置信号发生器，生成两个频率分别为1kHz和2kHz的正弦波信号，分别代表两路信号源。

3. 时分复用：开启实验箱，设置时分复用参数，如时间片数量、时间片长度等。

观察示波器上的输出信号，记录下复用信号的特征。

4. 解复用：设置解复用参数，如时间片数量、时间片长度等。

观察示波器上的输出信号，记录下解复用信号的特征。

5. 数据分析：分析时分复用和解复用信号的特征，验证时分复用技术的原理和效果。

五、实验结果与分析1. 时分复用信号：示波器显示的复用信号是两个正弦波信号的叠加，且时间上相互交织。

2. 解复用信号：示波器显示的解复用信号是两个独立的正弦波信号，分别对应两个原始信号。

3. 分析：通过实验，验证了时分复用技术能够将多个信号复用到同一传输线路上，并在接收端进行分离。

时分复用技术具有以下优点：- 提高信道利用率：在同一传输线路上传输多个信号，提高了信道利用率。

- 简化系统设计：时分复用技术不需要复杂的调制解调技术，简化了系统设计。

一、实验目的1. 理解时分复用的基本概念和原理；2. 掌握时分复用系统的组成和实现方法；3. 熟悉实验仪器的使用和操作；4. 分析实验数据，验证时分复用系统的性能。

二、实验原理时分复用（Time Division Multiplexing，TDM）是一种将多个信号在时间上进行分割，通过同一传输介质进行传输的技术。

在时分复用系统中，每个信号占用一段固定的时间，称为时隙。

在传输过程中，各信号按照一定的顺序依次传输，接收端根据时隙顺序进行信号分离。

时分复用系统的原理如下：1. 时分复用器（Multiplexer）：将多个信号按照时隙顺序进行复用，形成一个复用信号；2. 传输介质：将复用信号传输到接收端；3. 解复用器（Demultiplexer）：将复用信号按照时隙顺序进行解复用，还原出各个原始信号。

三、实验仪器与设备1. 时分复用实验平台；2. 示波器；3. 信号发生器；4. 信号分析仪。

四、实验步骤1. 将时分复用实验平台连接好，确保各设备正常工作；2. 设置信号发生器，生成多个原始信号，分别为信号1、信号2、信号3；3. 将信号1、信号2、信号3分别输入时分复用器的输入端；4. 设置时分复用器，使信号1、信号2、信号3依次占用时隙；5. 观察示波器，观察复用信号的波形；6. 将复用信号输入解复用器，观察解复用后的信号波形；7. 比较原始信号和解复用信号的波形，分析实验结果。

五、实验数据与分析1. 实验数据：（1）原始信号1：频率为1kHz，幅度为1V；（2）原始信号2：频率为2kHz，幅度为1V；（3）原始信号3：频率为3kHz，幅度为1V；（4）复用信号：频率为3kHz，幅度为3V；（5）解复用信号1：频率为1kHz，幅度为1V；（6）解复用信号2：频率为2kHz，幅度为1V；（7）解复用信号3：频率为3kHz，幅度为1V。

2. 实验分析：（1）在时分复用过程中，原始信号1、信号2、信号3依次占用时隙，形成复用信号。

一、实验名称：时分复用实验二、实验目的：1. 理解时分复用的基本概念和原理。

2. 掌握时分复用系统的组成和信号传输过程。

3. 通过实验加深对时分复用技术在通信系统中的应用理解。

三、实验原理：时分复用（Time Division Multiplexing，TDM）是一种将多个信号在相同传输媒介上按时间顺序依次传输的技术。

它将时间分割成若干个时隙，每个时隙分配给一个信号进行传输，从而实现多个信号在同一信道上的传输。

四、实验器材：1. 时分复用实验装置2. 示波器3. 信号发生器4. 信号分析仪5. 计算器五、实验步骤：1. 连接实验装置：按照实验指导书的要求，正确连接时分复用实验装置、示波器、信号发生器和信号分析仪。

2. 设置实验参数：根据实验要求，设置信号发生器的频率、幅度和相位等参数，确保信号符合实验要求。

3. 发送端信号生成：在发送端，使用信号发生器产生多个信号，并通过时分复用器进行复用。

观察示波器上显示的复用信号。

4. 复用信号传输：将复用信号传输到接收端。

5. 接收端信号解复用：在接收端，使用时分复用器对复用信号进行解复用，恢复出原始信号。

观察示波器上显示的解复用信号。

6. 信号分析：使用信号分析仪对发送端和接收端的信号进行对比分析，验证时分复用系统的性能。

六、实验数据记录与分析：1. 记录实验参数：记录信号发生器的频率、幅度和相位等参数，以及时分复用器的工作状态。

2. 观察信号变化：观察示波器上显示的复用信号和解复用信号，分析信号的传输过程和性能。

3. 分析实验结果：对比发送端和接收端的信号，分析时分复用系统的误码率、信号衰减等性能指标。

七、实验结论：1. 时分复用技术能够有效实现多个信号在同一信道上的传输，提高信道的利用率。

2. 通过实验验证，时分复用系统能够较好地恢复原始信号，保证信号的传输质量。

3. 时分复用技术在通信系统中具有广泛的应用前景。

八、实验讨论：1. 分析时分复用系统的优缺点。

1. 理解时分复用（Time Division Multiplexing，TDM）的基本原理和过程。

2. 掌握光纤传输系统中时分复用与解复用的实现方法。

3. 通过实验验证时分复用技术在光纤通信中的应用效果。

二、实验原理时分复用是一种数字通信技术，它将多个信号源的数据流按照一定的时间间隔分别传输。

在发送端，将多个数据流分别编码后，按顺序发送到光纤上。

在接收端，根据每个数据流的时间顺序，对信号进行解码，从而恢复出原始数据。

时分复用系统主要由以下几个部分组成：1. 数据源：产生需要传输的数据流。

2. 编码器：将数据流转换为适合传输的信号。

3. 时钟同步：保证发送端和接收端的时间同步。

4. 发送器：将编码后的信号发送到光纤上。

5. 光纤：传输信号。

6. 接收器：从光纤上接收信号。

7. 解码器：将接收到的信号解码，恢复出原始数据。

三、实验设备1. 光纤通信实验箱2. 光纤发射机3. 光纤接收机4. 光纤跳线5. 示波器6. 信号发生器7. 信号分析仪1. 连接实验设备：按照实验要求连接光纤通信实验箱、光纤发射机、光纤接收机、光纤跳线等设备。

2. 设置实验参数：根据实验要求设置光纤发射机和接收机的参数，如波长、功率、调制方式等。

3. 发送端测试：a. 使用信号发生器产生多个数据流。

b. 使用编码器将数据流转换为适合传输的信号。

c. 将编码后的信号发送到光纤上。

4. 接收端测试：a. 使用光纤接收机接收从光纤上传输的信号。

b. 使用解码器将接收到的信号解码，恢复出原始数据。

c. 使用示波器观察接收到的信号波形，分析信号质量。

5. 实验结果分析：根据实验数据，分析时分复用技术在光纤通信中的应用效果。

五、实验结果与分析1. 实验结果：实验成功实现了多个数据流的光纤时分复用传输，接收端恢复出的原始数据与发送端数据一致。

2. 实验分析：a. 时分复用技术在光纤通信中具有很高的效率，可以充分利用光纤的带宽资源。

b. 时分复用系统对时钟同步要求较高，否则会导致信号错位。

数字时分复接系统光通信实验一、实验目的1.掌握数字时分复用/解复用的概念和原理。

2.掌握数字时分复接光通信系统的结构。

3.掌握同步复接的帧结构二、实验仪器1.光纤通信实验箱2.20M双踪示波器3.FC-FC单模光跳线4法兰式可调衰减器5.光分路器6.小型电话单机 27.计算机串口线8.铆孔连接线若干三、基本原理在数字通信中，为扩大传输容量和提高传输效率，通常需要把若干低速的数据码流按一定格式合并为高速数据码流，以满足上述需要。

数字复接就是依据时分复用基本原理完成数码合并的一种技术。

在时分复用中，把时间划分为若干时隙，各路信号在时间上占有各自的时隙，即多路信号在不同的时间内被传送，各路信号在时域中互不重叠。

把两个或两个以上的支路数字信号按时分复用方式合并成单一的合路数字信号的过程称为数字复接，其实现设备称为数字复接器。

在接收端把一路复合数字信号分离成各路信号的过程称为数字分接，其实现设备称为数字分接器。

数字复接器、数字分接器和传输信道共同构成数字复接系统。

本实验平台中，数据发送单元模块的U101内集成了数字复接器，数据接收单元的U105内集成了数字分接器，连接好光传输信道即构成了一个完整的数字复接系统。

数字复接的方法主要有按位复接、按字复接和按帧复接三种；按照复接时各路信号时钟的情况，复接方式可分为同步复接、异步复接与准同步复接三种。

本实验中选择了按字复接的方法和准同步复接的方式。

本实验中数字复接系统方框图，如下图7.3.1：定时单元给设备提供一个统一的基准时钟。

码速调整单元把速率不同的各支路信号，调整成与复接设备定时完全同步的数字信号，以便由复接单元把各支路信号复接成一个数字流。

本实验中，码速调整单元将PCM1编码数据、PCM2编码数据、PC 机数据和地址开关（拨码器）设置的8BIT 数据都调整成速率为512KHZ 的码元，然后复接进同一个数据码流中。

并在第1路时隙中加入帧同步信号，在第7路时隙中加入的有关数据信息的信令。

实验1-2 时分复用实验一、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时分复用系统内主要部件是发端的时间分配器 和接收端的时间分配器 ，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。

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T S R S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。