基于吉比特收发器的时分复用通信系统设计
3 时分复用
时分复用是把对信道的使用时间划分为多个时间帧，进一步把时间帧划分为n个时间隙(时间间隔)，每一个时间隙分配给一个子信道，从而实现在一个信道上同时传输多路信号。时分复用循环使用时间帧，各路信号通过循环顺序插入时间帧中的时间隙进行传输。
时分复用主要应用在数字通信系统中，它通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲，可以同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号，有效地利用了带宽资源，提高了信道容量。
时分复用还可细分为同步时分复用和统计时分复用。
同步时分复用(Synchronization Time-Division Multiplexing，STDM)是指将一个帧的若干时隙，按顺序编号，标号相同的成为一个子信道，传递同一路话路信息，速率恒定。这种方法是按照信号的路数划分时间片，每一路信号具有相同大小的时间片，时间片轮流分配给每路信号，该路信号在时间片使用完毕以后要停止通信，并把物理信道让给下一路信号使用，当其他各路信号把分配到的时间片都使用完以后，该路信号再次取得时间片进行数据传输。同步时分复用的优点是控制简单，易于实现。缺点是如果某路信号没有足够多的数据，不能有效地使用它的时间片，则造成资源浪费；而有大量数据要发送的信道又由于没有足够多的时间片可利用，所以要拖很长一段的时间，降低了设备的利用效率。
统计时分复用(Stafistic Time-Division Multiplexing，STDM)也叫异步时分复用(Asynchronism Time-Division Multiplexing，ATDM)，它指的是将用户的数据划分为一个个数据单元，不同用户的数据单元仍按照时分的方式来共享信道，但是不再使用物理特性来标识不同用户，而是使用数据单元中的若干比特，也就是使用逻辑的方式来标识用户。这种方法提高了设备利用率，但是技术复杂性也比较高，所以这种方法主要应用于高速远程通信过程中，例如，异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)。
由于要传输的几路数据速率相差很大，有高速的视频数据，也有低速的RS422数据，今后还可能增加其他几路信号，因此，该系统采用了统计时分复用，动态地给每路信号分配信道，以提高信道的利用率，同时方便于增加复用信号的路数而不用手动更改分配给各路信号的时隙个数。但是由于增加了控制码元的一些比特开销，带宽的利用率降低了。
4 帧同步
帧同步的作用是通过一些特殊码组把一帧信号与另一帧信号区别开来。实现帧同步的方法一般分为两类：一类是利用数字信号本身的特性来实现帧同步，这类方法称为自同步法；另一类是在发送的基带信号中插入一些特殊码组作为帧的头尾标志，这类方法称为外同步法。在外同步法中。又分为起止同步法和插入帧定位信号法。起止同步法是在字符的两端分别加上起始位和终止位实现帧同步的方法。插入帧定位信号法是在发送端将帧定位信号插入信息码流中作为帧起始标志实现帧同步的方法。
在该系统中，帧同步采用了外同步法，即在基带信号中插入一些8B／10B编码中有效的K字符啡为帧头、各子信道的地址信息、空闲字符等标识，如图3所示。
信号中每一帧都包含帧头CHARISK_FS。并在每一路信号前加地址信息作为子帧头，信号之后加上空闲字符作为子帧尾，这样就构成了一个完整的子帧，每个子帧所占用的时隙是动态分配的。
5 SFP
SFP光电电光转换器用以实现电信号与光信号之间的转换，在激光通信实验中是必不可少的。该系统采用了海信公司的SFP光收发器LTD1502，具有波长为1 550 nm，传输速率为2488 Mb／s，传输距离为
6 结论
该系统的设计是在深入研究吉比特收发器的工作原理、吉比特高速串行技术、时分复用原理、阻抗匹配以及信号完整性、光收发器的工作原理、Xilinx FPGA产品等这些基础上完成的。针对目前普通FPGA难以达到的高速传输技术，且基于星地之间激光通信实验项目的背景，提出了一种线速率为2．5 Gb／s的多路信号高速传输的解决方案，这在高速通信中具有很高的研究价值。最终测试结果表明，在短距离有线传输条件下，该系统成功实现了线速率为2．5 Gb／s的无误码的多路信号时分复用通信。
在该系统的设计过程中有几个需要注意的问题。首先是MGT和整个系统的复位问题，在系统上电和初始化过程中，做好复位工作，使各个电路模块协调工作是至关重要的。其次是MGT差分信号走线的设计，要考虑的因素很多，比如阻抗匹配、等长线以及如何克服串扰、电磁辐射等，以保持信号的完整性。最后是MGT的设计问题，由于高速串行电信号或光信号在自由空间传输过程中经常会中断，导致MGT接收端的CDR失锁后不能正常工作，为了保证系统的稳定性，最好在接收端设计一个自动检测模块，如果信号传输中断了，能实时检测到并对MGT进行复位。