Общие представления о канале связи

Схема передачи информации по каналу связи

​

Канал связи

  Понятие «информация» неразрывно связано с динамическими процессами взаимодействия её источника и приёмника, которое может быть реализовано лишь при наличии между ними системы связи, которая называется каналом связи.

Сообщение, вырабатываемое источником и подлежащее передаче (человеческая речь, музыкальное произведение, письменный текст, изображение и так далее) нужно предварительно превратить в сигнал, вид которого удобен для передачи по каналу связи.

Процесс передачи сообщений по каналу связи:

Любое сообщение, которое содержит определённую последовательность букв, цифр, элементов изображения можно представить в виде множества этих элементов {V1}, поступивших на вход передатчика.

На выходе передатчика получается множество сигналов {U1}=A[{V1}], где A – некоторый оператор, описывающий преобразование множества {V1} в {U1}. В конце линии связи (на входе приёмника) сигнал можно представить в виде множества {U2}=B[{U1}]+{W}, где B – оператор, описывающий преобразование сигнала при распространении его по линии связи (искажение и затухание), а {W} – множество помех различной природы, примешивающееся к сигналу при его распространении.

​

Процесс передачи сообщений по каналу связи:

После преобразования в приёмнике на выходе его получаем сообщение {V2}=C[{U2}]=C(B[{U1}]+{W}), где C – оператор преобразования в приёмнике, восстанавливающий сообщение из сигнала, поступившего с линии. Помехи могут быть сведены к минимуму путём тщательного настраивания аппаратуры, кроме случайных помех.

Естественно, что в результате всех перечисленных преобразований, затуханий, помех, оказывается, что {V2}≠{V1}, то есть сообщение полученное отличается от отправленного (голос, шрифт, изображение). Условием передачи информации по каналу связи без искажений будет, очевидно, соблюдение равенства I[{V1}]=I[{V2}], где I – смысловое содержание информации.

​

Характеристики каналов связи:

Ещё одной характеристикой, свойственной любому каналу связи, является задержка сообщений на некоторую величину τ. Причиной её является конечная скорость распространения сигналов в любой линии связи. Эта скорость равна 3*10^5 км/с в радиолиниях, 2*10^5 м/с в проводных линиях связи, около 0,35 км/с – при распространении звука в атмосфере. Для почтовых каналов связи – 100, 10, ед км/ч. Это может являться причиной искажений (фазовые искажения). Всё это можно отнести и к другим каналам связи: акустическим, оптическим, почтовым и другим.

К важнейшим проблемам, исследуемым и решаемым теорией информации, относится проблема наиболее эффективного использования каналов связи (проблема эффективного использования каналов связи (скорость) и проблема надёжности).

​

ОБЪЁМ СИГНАЛА И ЁМКОСТЬ СИГНАЛА СВЯЗИ�

Каналы связи предназначаются для транспортирования информации от источника сообщений к их получателю.

К свойствам сигнала, характеризующим условия его движения по каналу, относятся такие свойства как интенсивность (мощность) и частота (диапазон частот сигнала).

Этими параметрами определяются технические требования к каналу связи – его способность пропускать сигнал такой мощности и частоты.

​

Интенсивность сигнала:

Логарифмическая мера H_с превышения сигнала над помехой, то есть относительный логарифмический уровень сигнала над помехой, будет иметь вид:

​

Частота сигнала:

Ширина полосы сигнала или частотного диапазона F_с, представляющий разность между частотами, максимальной – f_макс и минимальной f_мин, которые содержатся в спектре сигнала:

    F_с = f_макс – f_мин                                                 

Длительность сигнала:

Сигнал так же характеризуется длительностью T_с, равной разности между окончанием сигнала t_к и временем его начала t_н :

T_с= t_к – t_н                                                    

Объем сигнала:

V_c =H _c *F_c*T_c

Ёмкость канала связи:

Обозначим через H_к допустимый диапазон изменения мощности в канале, F_к  - ширину спектра частот, пропускаемых каналом и через T_к  - время занятости канала.

Тогда свойства канала можно охарактеризовать произведением

V_к =H_к*F_к*T_к ,

которое называется ёмкостью канала.

​

Передача сигнала по каналу связи возможна лишь при соблюдении условий:

H_к >=H_c, F_к>=H_c, T_к>=T_c.

Из этого следует, что

H_к*F_к*T_к >=H_c*F_c*T_c

и, следовательно,

V_к >=V_c.

Последнее ограничение означает, что сигнал можно передать по каналу связи без искажений только в том случае, если ёмкость канала больше или равна V сигнала, является абсолютным и не может быть преодолено (отдельно частоты, мощность и время являются относительными и могут быть преодолены).

​