Понятие канала связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

• 1. Канал связи
• 2. Классификация
• 3. Характеристики (параметры) каналов связи
• 4. Условие передачи сигналов по каналам связи
• Литература
• 1. Канал связи
• Канал связи -- система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений (не только данных) от источника к получателю (и наоборот). Канал связи, понимаемый в узком смысле (тракт связи), представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи.
• Канал связи предназначен для передачи сигналов между удаленными устройствами. Сигналы несут информацию, предназначенную для представления пользователю (человеку), либо для использования прикладными программами ЭВМ.
• Канал связи включает следующие компоненты:
• 1) передающее устройство;
• 2) приемное устройство;
• 3) среду передачи различной физической природы (Рис.1) .
• Формируемый передатчиком сигнал, несущий информацию, после прохождения через среду передачи поступает на вход приемного устройства. Далее информация выделяется из сигнала и передается потребителю. Физическая природа сигнала выбирается таким образом, чтобы он мог распространяться через среду передачи с минимальным ослаблением и искажениями. Сигнал необходим в качестве переносчика информации, сам он информации не несет. канал связь удаленный получатель
• Рис.1. Канала связи (вариант №1)

• Рис.2 Канал связи (вариант №2)

Классификация №2 (более подробная):

1. Классификация по диапазону используемых частот

Ш Километровые (ДВ) 1-10 км, 30-300 кГц;

Ш Гектометровые (СВ) 100-1000 м, 300-3000 кГц;

Ш Декаметровые (КВ) 10-100 м, 3-30 МГц;

Ш Метровые (МВ) 1-10 м, 30-300 МГц;

Ш Дециметровые (ДМВ) 10-100 см, 300-3000 МГц;

Ш Сантиметровые (СМВ) 1-10 см, 3-30 ГГц;

Ш Миллиметровые (ММВ) 1-10 мм, 30-300 ГГц;

Ш Децимилимитровые (ДММВ) 0,1-1 мм, 300-3000 ГГц.

2. По направленности линий связи

- направленные (используются различные проводники):

Ш коаксиальные,

Ш витые пары на основе медных проводников,

Ш волоконнооптические.

- ненаправленные (радиолинии);

Ш прямой видимости;

Ш тропосферные;

Ш ионосферные

Ш космические;

Ш радиорелейные (ретрансляция на дециметровых и более коротких радиоволнах).

3. По виду передаваемых сообщений:

Ш телеграфные;

Ш телефонные;

Ш передачи данных;

Ш факсимильные.

4. По виду сигналов:

Ш аналоговые;

Ш цифровые;

Ш импульсные.

5. По виду модуляции (манипуляции)

- В аналоговых системах связи:

Ш с амплитудной модуляцией;

Ш с однополосной модуляцией;

Ш с частотной модуляцией.

- В цифровых системах связи:

Ш с амплитудной манипуляцией;

Ш с частотной манипуляцией;

Ш с фазовой манипуляцией;

Ш с относительной фазовой манипуляцией;

Ш с тональной манипуляцией (единичные элементы манипулируют поднесущим колебанием (тоном), после чего осуществляется манипуляция на более высокой частоте).

6. По значению базы радиосигнала

Ш широкополосные (B>> 1);

Ш узкополосные (B»1).

7. По количеству одновременно передаваемых сообщений

Ш одноканальные;

Ш многоканальные (частотное, временное, кодовое разделение каналов);

8. По направлению обмена сообщений

Ш односторонние;

Ш двусторонние.

Ш 9. По порядку обмена сообщения

Ш симплексная связь -- двусторонняя радиосвязь, при которой передача и прием каждой радиостанции осуществляется поочередно;

Ш дуплексная связь -- передача и прием осуществляется одновременно (наиболее оперативная);

Ш полудуплексная связь -- относится к симплексной, в которой предусматривается автоматический переход с передачи на прием и возможность переспроса корреспондента.

10. По способам защиты передаваемой информации

Ш открытая связь;

Ш закрытая связь (засекреченная).

11. По степени автоматизации обмена информацией

Ш неавтоматизированные -- управление радиостанцией и обмен сообщениями выполняется оператором;

Ш автоматизированные -- вручную осуществляется только ввод информации;

Ш автоматические -- процесс обмена сообщениями выполняется между автоматическим устройством и ЭВМ без участия оператора.

Классификация №3 (что-то может повторяться):

1. По назначению

- телефонные

- телеграфные

- телевизионные

- радиовещательные

2. По направлению передачи

- симплексные (передача только в одном направлении)

- полудуплексные (передача поочередно в обоих направлениях)

- дуплексные (передача одновременно в обоих направлениях)

3. По характеру линии связи

- механические

- гидравлические

- акустические

- электрические (проводные)

- радио (беспроводные)

- оптические

4. По характеру сигналов на входе и выходе канала связи

- аналоговые (непрерывные)

- дискретные по времени

- дискретные по уровню сигнала

- цифровые (дискретные и по времени и по уровню)

5. По числу каналов на одну линию связи

- одноканальные

- многоканальные

И еще рисунок сюда:

Рис.3. Классификация линий связи.

3. Характеристики (параметры) каналов связи

1. Передаточная функция канала: представляется в виде амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе канала связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала. Нормированная амплитудно-частотная характеристика канала показана на рис.4. Знание амплитудно-частотной характеристики реального канала позволяет определить форму выходного сигнала практически для любого входного сигнала. Для этого необходимо найти спектр входного сигнала, преобразовать амплитуду составляющих его гармоник в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой, а затем найти форму выходного сигнала, сложив преобразованные гармоники. Для экспериментальной проверки амплитудно-частотной характеристики нужно провести тестирование канала эталонными (равными по амплитуде) синусоидами по всему диапазону частот от нуля до некоторого максимального значения, которое может встретиться во входных сигналах. Причем менять частоту входных синусоид нужно с небольшим шагом, а значит количество экспериментов должно быть большим.

--- отношение спектра выходного сигнала к входному

-- полоса пропускания

Рис.4 Нормированная амплитудно-частотная характеристика канала

2. Полоса пропускания: является производной характеристикой от АЧХ. Она представляет собой непрерывный диапазон частот, для которых отношение амплитуды выходного сигнала к входному превышает некоторый заранее заданный предел, то есть полоса пропускания определяет диапазон частот сигнала, при которых этот сигнал передается по каналу связи без значительных искажений. Обычно полоса пропускания отсчитывается на уровне 0,7 от максимального значения АЧХ. Ширина полосы пропускания в наибольшей степени влияет на максимально возможную скорость передачи информации по каналу связи.

3. Затухание: определяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по каналу сигнала определенной частоты. Часто при эксплуатации канала заранее известна основная частота передаваемого сигнала, то есть та частота, гармоника которой имеет наибольшую амплитуду и мощность. Поэтому достаточно знать затухание на этой частоте, чтобы приблизительно оценить искажения передаваемых по каналу сигналов. Более точные оценки возможны при знании затухания на нескольких частотах, соответствующих нескольким основным гармоникам передаваемого сигнала.

Затухание обычно измеряется в децибелах (дБ) и вычисляется по следующей формуле:

,

где -- мощность сигнала на выходе канала,

-- мощность сигнала на входе канала.

Затухание всегда рассчитывается для определенной частоты и соотносится с длиной канала. На практике всегда пользуются понятием "погонное затухание", т.е. затухание сигнала на единицу длины канала, например, затухание 0.1 дБ/метр.

4. Скорость передачи: характеризует количество бит, передаваемых по каналу в единицу времени. Она измеряется в битах в секунду -- бит/с, а также производных единицах: Кбит/c, Мбит/c, Гбит/с. Скорость передачи зависит от ширины полосы пропускания канала, уровня шумов, вида кодирования и модуляции.

5. Помехоустойчивость канала: характеризует его способность обеспечивать передачу сигналов в условиях помех. Помехи принято делить на внутренние (представляет собой тепловые шумы аппаратуры) и внешние (они многообразны и зависят от среды передачи). Помехоустойчивость канала зависит от аппаратных и алгоритмических решений по обработке принятого сигнала, которые заложены в приемо-передающее устройство. Помехоустойчивость передачи сигналов через канал может быть повышена за счет кодирования и специальной обработки сигнала.

6. Динамический диапазон: логарифм отношения максимальной мощности сигналов, пропускаемых каналом, к минимальной.

7. Помехозащищенность: это помехозащищенность, т.е. помехозащищенность.

Условие передачи сигналов по каналам связи.

Канал, по сути, это фильтр. Чтобы сигнал прошел через него без искажений, объем этого канала должен быть больше сигнала или равен ему (см. рис).

Математически условие можно записать так: , где

; (1)

В приведенных формулах

* - полоса пропускания канала, или полоса частот, которую канал может пропустить при нормированном затухании сигнала;

* - динамический диапазон, равный отношению максимально допустимого уровня сигнала в канале к уровню помех, нормированных для этого типов каналов;

* - время, в течение которого канал используется для передачи данных;

* - ширину спектра частот сигнала, т. е. интервал по шкале частотного спектра, занимаемый сигналом;

* - динамический диапазон, равный отношению средней мощности сигнала к средней мощности помехи в канале;

* - длительность сигнала, или время его существования.

Другая форма записи условия (развернутая):

P.S.: Параметр «Объем канала» в некоторых источниках так же указывается, как один из параметров канала связи, но не везде. Математическая формула приведена выше в (1[]).

Литература

Размещено на Allbest.ru