Канал связи (Tgugl vfx[n)

Канал связи — совокупность технических средств для передачи информации от отправителя (от оконечного устройства) к получателю (к другому оконечному устройству)^[1].

В зависимости от среды распространения различают каналы связи проводные (воздушные, кабельные, в том числе волоконно-оптические) и беспроводные (радиоканалы и оптические каналы). Связь между значительно удалёнными оконечными устройствами обычно осуществляется по составным каналам, включающих проводные и беспроводные каналы^[1].

Классификация

Каналы связи в зависимости от среды распространения:

проводные: воздушные, кабельные, в том числе волоконно-оптические^[1];
беспроводные:
- радиоканалы: наземные, атмосферные (использующие свойства атмосферы на разных высотах, например, тропосферное и ионосферное распространение), спутниковые, космические;
- оптические каналы^[1];
- инфракрасные каналы.

Каналы связи в зависимости от направления передачи информации^[1]:

симплексные — сигнал передаётся только в одном направлении (например, телевизионные каналы);
полудуплексные — сигнал передаётся в обоих направлениях поочерёдно;
дуплексные — сигнал передаётся одновременно в обоих направлениях (например, телефонные каналы).

Каналы связи по характеру передаваемых сигналов^[2]:

непрерывные (аналоговые^[1]) — входной и выходной сигналы непрерывные по уровню;
дискретные (цифровые^[1]) — входной и выходной сигналы дискретные по уровню;
непрерывно-дискретные — входной сигнал непрерывный, а выходной — дискретный;
дискретно-непрерывные — входной сигнал дискретный, а выходной — непрерывный.

Каналы могут быть линейными и нелинейными, временными и пространственно-временными^[3].

Характеристики

Используют следующие характеристики канала:

Эффективно передаваемая полоса частот $\Delta F$ ;
Динамический диапазон $D=10\lg {P_{max} \over P_{min}}$ ;
Волновое сопротивление;
Пропускная способность;
Помехозащищённость $A$ ;
Объём $V_{k}$ .

Помехоустойчивость

Помехозащищённость $A=10\lg {P_{min~signal} \over P_{noise}}$ . Где ${P_{min~signal} \over P_{noise}}$ — минимальное отношение сигнал/шум;

См. также: Теория потенциальной помехоустойчивости

Объём канала

Объём канала (ёмкость канала^[4]) $V$ определяется по формуле: $V_{k}=\Delta F_{k}\cdot T_{k}\cdot D_{k}$ ,

где $T_{k}$ — время, в течение которого канал занят передаваемым сигналом;

Для передачи сигнала по каналу без искажений объём канала $V_{k}$ должен быть больше либо равен объёму сигнала $V_{s}$ , то есть $V_{k}\geqslant ~V_{s}$ . Простейший случай вписывания объёма сигнала в объём канала — это достижение выполнения неравенств $\Delta F_{k}\geqslant ~\Delta F_{s}$ , $T_{k}\geqslant ~T_{s}$ > и $\Delta D_{k}\geqslant ~\Delta D_{s}$ . Тем не менее, $V_{k}\geqslant ~V_{s}$ 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.

Модели канала связи

Канал связи описывается математической моделью^[5], задание которой сводится к определению математических моделей выходного и входного $S_{2}$ и $S_{1}$ , а также установлению связи между ними, характеризующейся оператором $L$ , то есть

S_{2}=L(S_{1})

.

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 $S_{2}$ является детерминированным, то есть

S_{2}(t)=\gamma ~S_{1}(t-\tau )

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 $\tau$ является случайной величиной. Например, если входной сигнал $S_{1}(t)$ является узкополосным, то сигнал $S_{2}(t)$ на выходе канала с неопределённой фазой сигнала и аддитивным шумом определяется следующим образом:

S_{2}(t)=\gamma (cos(\theta )u(t)-sin(\theta )H(u(t)))+n(t)

,

где учтено, что входной сигнал $S_{1}(t)$ может быть представлен в виде:

S_{1}(t)=cos(\theta )u(t)-sin(\theta )H(u(t))

,

где $H()$ — преобразование Гильберта, $\theta$ — 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^[6].

Модели дискретно-непрерывных каналов связи

Также существуют модели дискретно-непрерывных каналов связи

См. также

Примечания

↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ Канал связи / Сорокин Ю. В. // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
↑ Зюко и др., 1999, с. 14—15.
↑ Зюко и др., 1999, с. 126.
↑ Зюко и др., 1999, с. 15.
↑ Зюко и др., 1999, с. 128.
↑ Зюко и др., 1999, с. 152.

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.
Канал связи // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
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.
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.
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

[БРЭ-1] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ Канал связи / Сорокин Ю. В. // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.

[_51dc8fa83456be69-2] Зюко и др., 1999, с. 14—15.

[_9961f35fe7e20209-3] Зюко и др., 1999, с. 126.

[_93cf872b2e6fbf42-4] Зюко и др., 1999, с. 15.

[_9961f35fe7e20207-5] Зюко и др., 1999, с. 128.

[_9961f05fe7e1fd14-6] Зюко и др., 1999, с. 152.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

Ссылки на внешние ресурсы
Словари и энциклопедии	Большая китайская Большая китайская Большая российская (научно-образовательный портал) Britannica (онлайн) PWN
В библиографических каталогах	GND: 4186649-6