標籤:新聞事業管理

又叫通道,通道是信號在通信系統中傳輸的通道,是信號從發射端傳輸到接收端所經過的傳輸媒質,這是狹義通道的定義。廣義通道的定義除了包括傳輸媒質,還包括信號傳輸的相關設備。

1狹義概念

狹義通道,按照傳輸媒質來劃分,可以分為有線通道、無線通道和存儲通道三類。
無線通道
無線通道主要有以輻射無線電波為傳輸方式的無線電通道和在水下傳播聲波的水聲通道等。
無線電信號由發射機的天線輻射到整個自由空間上進行傳播。不同頻段的無線電波有不同的傳播方式,主要有:
地波傳輸:地球和電離層構成波導,中長波、長波和甚長波可以在這天然波導內沿著地面傳播並繞過地面的障礙物。長波可以應用於海事通信,中波調幅廣播也利用了地波傳輸。
天波傳輸:短波、超短波可以通過電離層形成的反射通道和對流層形成的散射通道進行傳播。短波電台就利用了天波傳輸方式。天波傳輸的距離最大可以達到400千米左右。電離層和對流層的反射與散射,形成了從發射機到接收機的多條隨時間變化的傳播路徑,電波信號經過這些路徑在接收端形成相長或相消的疊加,使得接收信號的幅度和相位呈隨機變化,這就是多徑通道的衰落,這種通道被稱作衰落通道。
視距傳輸:對於超短波、微波等更高頻率的電磁波,通常採用直接點對點的直線傳輸。由於波長很短,無法繞過障礙物,視距傳輸要求發射機與接收機之間沒有物體阻礙。由於地球曲率的影響,視距傳輸的距離有限,最遠傳輸距離d 與發射天線距地面的高度 h 滿足。如果要進行遠距離傳輸,必須設立地面中繼站或衛星中繼站進行接力傳輸,這就是微波視距中繼和衛星中繼傳輸。光信號的視距傳輸也屬於此類。
由於電磁波在水體中傳輸的損耗很大,在水下通常採用聲波的水聲通道進行傳輸。不同密度和鹽度的水層形成的反射、折射作用和水下物體的散射作用,使得水聲通道也是多徑衰落通道。
無線通道在自由空間(對於無線電通道來說是大氣層和太空,對於水聲通道來說是水體)上傳播信號,能量分散,傳輸效率較低,並且很容易被他人截獲,安全性差。但是通過無線通道的通信擺脫了導線的束縛,因此無線通信具有有線通信所沒有的高度靈活性。
調製通道
調製通道是指信號從調製器的輸出端傳輸到解調器的輸入端經過的部分。對於調製和解調的研究者來說,信號在調製通道上經過的傳輸媒質和變換設備都對信號做出了某種形式的變換,研究者只關心這些變換的輸入和輸出的關係,並不關心實現這一系列變換的具體物理過程。這一系列變換的輸入與輸出之間的關係,通常用多埠時變網路作為調製通道的數學模型進行描述。
調製通道模型
加性雜訊通道模型。由同軸電纜、光纖等媒質構成的通道符合這一模型。
線性時變通道模型。
線性時不變通道模型。
調製通道模型描述的是調製通道的輸出信號和輸入信號之間的數學關係。
數學模型
y(t) = x(t) * h(t;τ) + n(t)
其中x(t)是調製通道在時刻t的輸入信號,即已調信號。y(t)是調製通道在時刻t的輸出信號。h(t;τ)是通道的衝激響應,τ代表時延,h(t;τ)表示在時刻t、延時為τ時通道對衝激函數δ(t)的響應,描述了通道對輸入信號的畸變和延時。*為卷積運算元。n(t) 是調製通道上存在的加性雜訊,與輸入信號x(t)無關,又被稱為「加性干擾」。由於通道的線性性質,並且考慮通道雜訊,x(t) * h(t;τ) + n(t)就是x(t)通過由通道響應h(t;τ)描述的調製通道的輸出。調製通道可以同時有多個輸入信號和多個輸出信號,這時的x(t)和y(t)是矢量信號。
h(t)使得調製通道的輸出信號y(t)的幅度隨著時間t發生變化,因此被稱作「乘性干擾」。乘性干擾h(t)是t的函數,受到通道特性的影響通常隨著時間隨機變化,因此一般只能用隨機過程描述其統計特性,這種通道被稱作「隨機參數通道」。不過也有通道的乘性干擾基本不隨著時間變化,可以認為其h(t)為一常量,這種通道被稱作「恆定參數通道」。由短波電離層反射、超短波及微波電離層散射、超短波視距繞射等媒質構成的調製通道屬於隨參通道。由架空明線、對稱電纜、同軸電纜、光纜、微波視距傳播、光波視距傳播等媒質構成的調製通道屬於恆參通道。
n(t)是通道的加性雜訊,它獨立於輸入信號x,因此也獨立於輸出信號y。即使通道的輸入信號為零,通道仍然有來自雜訊的能量輸出。加性雜訊的來源主要有:電路內部的熱雜訊和散彈雜訊,來自外部的宇宙雜訊等等。

編碼通道模型

數字通信將信息通過編碼器以數量有限的碼元表示。這些碼元信號通過編碼通道后,由於通道對信號的畸變和雜訊干擾,在編碼通道輸出端由解碼器重建的碼元信號會發生錯誤。編碼通道模型描述了編碼通道的輸入碼元信號與輸出碼元信號之間變換的數學關係。
編碼通道模型描述了編碼通道輸入和輸出碼元信號之間的轉移概率。設編碼通道的使用碼元集合為,M為碼本大小。編碼器輸出信號為,解碼器的輸出信號為。則轉移概率P(Yj | Xi)就描述了輸入信號Xi經過編碼通道之後被檢測為Yj的概率。

2容量

通道是傳輸信息的通道,通道容量描述了通道無差錯地傳輸信息的最大能力,可以用來衡量通道的好壞。香農在他的著名論文《通信的數學原理》中給出了通道容量的定義和計算,即通道容量是通道輸入信號與輸出信號互信息量的上界。
對於信噪比為 S/N、帶寬為B的加性高斯白雜訊通道,其通道容量為
log2(1 + S / N)為通道傳輸信息的頻譜效率,即單位時間、單位帶寬上能夠傳輸的信息量,單位為。增大信噪比可以提高通道的容量,這可以通過抑制雜訊或者增加發射功率實現。假若信噪比無窮大,則通道容量也趨於無窮。不過由於通道中總存在雜訊,而且發射機的功率不可能沒有限制,因此這種情況不會出現。增加通道帶寬也可以增加通道容量,但是這種增加不是無限制的。設通道的雜訊功率譜密度為N0,則隨著通道帶寬 B 的增加,雜訊功率N = BN0也隨之增加。記信號功率最大為Es,則帶寬無窮大時,通道容量的極限為
可見,增加帶寬並不是提高通道容量的好方法。
通道容量是理論上通道傳輸信息的能力的極限,在各種通信技術中,實際能夠達到的通道吞吐量遠小於這一極限
上一篇[托里]    下一篇 [辛巴威廣播公司]

相關評論

同義詞:暫無同義詞