基于吉比特收發器的時分復用通信系統設計

該系統是在Virtex5LXT平臺上進行設計的，最高速率可達3．75 Gb／s。吉比特收發器在該系統中的連接圖如圖2所示。

在該系統中，吉比特收發器的時鐘和數據信號走線全部采用包含源同步時鐘的差分串行傳輸方式，時鐘為125 MHz，采用LNDS電平，數據信號為2．5 Gb／s，采用CML電平，差分信號的走線嚴格按照阻抗匹配和信號完整性來設計。并且采用了8B／10B的編碼方式，以實現位同步和幀同步，雖然線速率達到了2．5 Gb／s，實際上只有2 Gbit的帶寬。
2．1 8B／10B編碼
8B／10B編碼機制是由IBM公司開發的，已經被廣泛采用。它是lnfiniband，吉比特以太網，FibelChannel以及XAUI10 Gbit／s以太網接口采用的編碼機制。原理上，它是一種數值查找機制，可將8位的字轉化為10位符號。這些符號可以保證有足夠的跳變用于時鐘恢復。8B／10B編碼具有良好的直流平衡特性，通過“運行不一致性”的方法來實現，即只使用有相同個數0和1的符號，但這會限制符號的數量。同時，8B／10B中的Comma字符(用于表示對齊序列的一個或兩個符號)可輔助數據對齊。
8B／10B機制能帶來字對齊、時鐘修正機制、通道綁定機制和子通道生成等功能，其唯一的缺陷是開銷。為了獲得2．5Gbit的帶寬，它需要3．125Gbit／s的線路速率。

3 時分復用
時分復用是把對信道的使用時間劃分為多個時間幀，進一步把時間幀劃分為n個時間隙(時間間隔)，每一個時間隙分配給一個子信道，從而實現在一個信道上同時傳輸多路信號。時分復用循環使用時間幀，各路信號通過循環順序插入時間幀中的時間隙進行傳輸。
時分復用主要應用在數字通信系統中，它通過不同信道或時隙中的交叉位脈沖，可以同時在同一個通信媒體上傳輸多個數字化數據、語音和視頻信號，有效地利用了帶寬資源，提高了信道容量。
時分復用還可細分為同步時分復用和統計時分復用。
同步時分復用(Synchronization Time-Division Multiplexing，STDM)是指將一個幀的若干時隙，按順序編號，標號相同的成為一個子信道，傳遞同一路話路信息，速率恒定。這種方法是按照信號的路數劃分時間片，每一路信號具有相同大小的時間片，時間片輪流分配給每路信號，該路信號在時間片使用完畢以后要停止通信，并把物理信道讓給下一路信號使用，當其他各路信號把分配到的時間片都使用完以后，該路信號再次取得時間片進行數據傳輸。同步時分復用的優點是控制簡單，易于實現。缺點是如果某路信號沒有足夠多的數據，不能有效地使用它的時間片，則造成資源浪費；而有大量數據要發送的信道又由于沒有足夠多的時間片可利用，所以要拖很長一段的時間，降低了設備的利用效率。
統計時分復用(Stafistic Time-Division Multiplexing，STDM)也叫異步時分復用(Asynchronism Time-Division Multiplexing，ATDM)，它指的是將用戶的數據劃分為一個個數據單元，不同用戶的數據單元仍按照時分的方式來共享信道，但是不再使用物理特性來標識不同用戶，而是使用數據單元中的若干比特，也就是使用邏輯的方式來標識用戶。這種方法提高了設備利用率，但是技術復雜性也比較高，所以這種方法主要應用于高速遠程通信過程中，例如，異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)。
由于要傳輸的幾路數據速率相差很大，有高速的視頻數據，也有低速的RS422數據，今后還可能增加其他幾路信號，因此，該系統采用了統計時分復用，動態地給每路信號分配信道，以提高信道的利用率，同時方便于增加復用信號的路數而不用手動更改分配給各路信號的時隙個數。但是由于增加了控制碼元的一些比特開銷，帶寬的利用率降低了。