Каналы связи

Канал связи (англ. channel, data line) — система технических средств и среда распространения сигналов для односторонней передачи данных от источника к получателю. 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 .
Помехозащищённость
Помехозащищённость . Где  — минимальное отношение сигнал/шум;
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 , т.е. . 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 квалифицировать 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 как 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 , т.е.

.

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, т.е. 

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 .

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, т.е. 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].

сертификаты и регистрационные удостоверения