Канал связи
Канал связи (англ. channel, data line) — система технических средств и среда распространения сигналов для односторонней[источник не указан 2178 дней] передачи данных (информации) от отправителя (источника) к получателю (приёмнику).
В случае использования проводной линии связи, средой распространения сигнала может являться оптическое волокно или витая пара. Канал связи является составной частью канала передачи данных.
Характеристики
Используют следующие характеристики канала:
- Эффективно передаваемая полоса частот ;
- Динамический диапазон ;
- Волновое сопротивление;
- Пропускная способность;
- Помехозащищённость ;
- Объём .
Помехоустойчивость
Помехозащищённость . Где — минимальное отношение сигнал/шум;
См. также: Теория потенциальной помехоустойчивости
Объём канала
Объём канала [1] определяется по формуле: ,
где — время, в течение которого канал занят передаваемым сигналом;
Для передачи сигнала по каналу без искажений объём канала должен быть больше либо равен объёму сигнала , то есть . Простейший случай вписывания объёма сигнала в объём канала — это достижение выполнения неравенств , > и . Тем не менее, может выполняться и в других случаях, что даёт возможность добиться требуемых характеристик канала изменением других параметров. Например, с уменьшением диапазона частот можно увеличить полосу пропускания.
Классификация
Существует множество видов каналов связи, среди которых наиболее часто выделяют каналы проводной связи (воздушные, кабельные, световодные и др.) и каналы радиосвязи (тропосферные, спутниковые и др.). Такие каналы в свою очередь принято классифицировать на основе характеристик входного и выходного сигналов, а также по изменению характеристик сигналов в зависимости от таких явлений, происходящих в канале, как замирания и затухание сигналов.
По типу среды распространения каналы связи делятся на проводные, акустические, оптические, инфракрасные и радиоканалы.
Каналы связи также классифицируют на[2]
- непрерывные (на входе и выходе канала — непрерывные сигналы),
- дискретные или цифровые (на входе и выходе канала — дискретные сигналы),
- непрерывно-дискретные (на входе канала — непрерывные сигналы, а на выходе — дискретные сигналы),
- дискретно-непрерывные (на входе канала — дискретные сигналы, а на выходе — непрерывные сигналы).
Каналы могут быть линейными и нелинейными, временными и пространственно-временными[3]. Возможна классификация каналов связи по диапазону частот.
Модели канала связи
Канал связи описывается математической моделью[4], задание которой сводится к определению математических моделей выходного и входного и , а также установлению связи между ними, характеризующейся оператором , то есть
- .
По типу замирания сигнала модели канала связи делятся на гауссовские, релеевские, райссовские и с замираниями, моделируемые с помощью распределения Накагами.
Модели непрерывных каналов
Модели непрерывных каналов можно классифицировать на модель канала с аддитивным гауссовским шумом, модель канала с неопределенной фазой сигнала и аддитивным шумом и модель канала с межсимвольной интерференцией и аддитивным шумом.
Модель идеального канала
Модель идеального канала используется тогда, когда можно пренебречь наличием помех. При использовании этой модели выходной сигнал является детерминированным, то есть
где γ — константа, определяющая коэффициент передачи, τ — постоянная задержка.
Модель канала с неопределённой фазой сигнала и аддитивным шумом
Модель канала с неопределённой фазой сигнала и аддитивным шумом отличается от модели идеального канала тем, что является случайной величиной. Например, если входной сигнал является узкополосным, то сигнал на выходе канала с неопределённой фазой сигнала и аддитивным шумом определяется следующим образом:
- ,
где учтено, что входной сигнал может быть представлен в виде:
- ,
где — преобразование Гильберта, — случайная фаза, распределение которой считается обычно равномерным на интервале [0, 2π]
Модель канала с межсимвольной интерференцией и аддитивным шумом
Модель канала с межсимвольной интерференцией и аддитивным шумом учитывает появление рассеяния сигнала во времени из-за нелинейности фазо-частотной характеристики канала и ограниченности его полосы пропускания, то есть например, при передаче дискретных сообщений через канал на значение выходного сигнала будут влиять отклики канала не только на переданный символ, но и на более ранние или более поздние символы. В радиоканалах на возникновение межсимвольной интерференции влияет многолучёвое распространение радиоволн.
Модели дискретных каналов связи
Для задания модели дискретного канала необходимо определить множество входных и выходных кодовых символов, а также множество условных вероятностей выходных символов при заданных входных[5].
Модели дискретно-непрерывных каналов связи
Также существуют модели дискретно-непрерывных каналов связи
См. также
Примечания
- ↑ Автор называет объём канала также ёмкостью.
См.: Зюко А. Г., Кловский Д. Д., Коржик В. И., Назаров М. В. 1.2 Системы, каналы и сети связи // Теория электрической связи. Учебник для вузов / Под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 1999. — С. 15. — 432 с. - ↑ Зюко А. Г., Кловский Д. Д., Коржик В. И., Назаров М. В. 1.2 Системы, каналы и сети связи // Теория электрической связи. Учебник для вузов / Под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 1999. — С. 14-15. — 432 с.
- ↑ Зюко А. Г., Кловский Д. Д., Коржик В. И., Назаров М. В. 1.2 Системы, каналы и сети связи // Теория электрической связи. Учебник для вузов / Под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 1999. — С. 126. — 432 с.
- ↑ Зюко А. Г., Кловский Д. Д., Коржик В. И., Назаров М. В. 1.2 Системы, каналы и сети связи // Теория электрической связи. Учебник для вузов / Под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 1999. — С. 128. — 432 с.
- ↑ Зюко А. Г., Кловский Д. Д., Коржик В. И., Назаров М. В. 1.2 Системы, каналы и сети связи // Теория электрической связи. Учебник для вузов / Под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 1999. — С. 152. — 432 с.
Литература
- Зюко А. Г., Кловский Д. Д., Коржик В. И., Назаров М. В. Теория электрической связи. Учебник для вузов / Под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 1999. — 432 с. — ISBN 5-256-01288-6.
- Радиотехника : Энциклопедия / Под ред. Ю. Л. Мазора, Е. А. Мачусского, В. И. Правды. — М.: Додэка-XXI, 2002. — С. 488. — 944 с. — ISBN 5-94120-012-9.
- Прокис Дж. Цифровая связь = Digital Communications / Пер. с англ. под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь, 2000. — 800 с. — ISBN 5-256-01434-X.
- Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение = Digital Communications: Fundamentals and Applications. — 2-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — 1104 с. — ISBN 0-13-084788-7.
- Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра = Wireless Digital Communications: Modulation and Spread Spectrum Applications. — М.: Радио и связь, 2000. — 552 с. — ISBN 5-256-01444-7.
Ссылки
- Передача и кодирование информации
- Канал связи — статья из Большой советской энциклопедии.
Для улучшения этой статьи желательно:
|