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时分复用（Time Division Multiplexing，TDM）是一种简单而容易实现的传输复用方式。时分复用应用于传输媒体的传输速率超过信号的数据率的情况，和频分复用不同，时分复用中的每个数据源占用了传输媒体的全部的频率带宽，但没有占用全部的时间。
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时分复用和操作系统的时间轮片任务调度类似，这种方法把传输媒体在时间上分成不同的信道，参看下图。
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对于时分复用的传输而言，每个信息源在一个分配周期内占用的时间片称为“时隙”，根据应用的不同，在一个时隙中，传输媒体可能传输一个字节，也可能传输一整块数据。时隙中可能传送数据，也可能是填充的空数据。这是因为在时分复用中，每个时隙的使用是预先固定的，即使数据源没有数据需要传输，该时隙也同样和其他时隙一样传输。这种简化的设计看起来是浪费了传送线路的容量，但这使得传输设计和设备成本下降。
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时分复用的一个特点，对于数据源而言，它认为自己是完全独占该传输媒体的，即时分复用对于数据源是透明的。这个特点和操作系统所调度的程序任务认为自己独占中央处理器。如果从传输媒体上传输的数据来看，数据是奇怪且难以理解的，但每个数据源对之间可以灵活的使用差错控制等手段，不会对其他的数据源产生影响，如上图所示。
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在通信网中，30/32PCM系统是典型时分复用的应用，它由16个帧组成一个复帧，每个帧分成32个时隙，每个时隙传输8位数据，其中第0时隙用于传输帧同步信号，第16时隙用于传输复帧同步信号和线路信号，其余30个时隙为话路信号。具体的同步信号的结构超出了本章的内容。30/32路PCM系统时隙分配示意图如下图所示。
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现实中往往存在需要传输的数据源之间的数据率并不存在一定的比例关系的情况，这就不好决定每个时隙的划分，这时可以采用“脉冲填充”的方法来协调数据源之间不同的数据率，不同数据源的数据被填入不同的附加空数据，从而使得所有数据源的数据率达到成比例的水平。
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