Канал связи (передачи информации) определен как совокупность средств, предназначенных для передачи сигналов (сообщений) между различными точками системы передачи информации (информационной системы).
Под средством понимают и технические устройства, и линию связи - физическую среду, в которой распространяется сигнал между пунктами связи. Канал связи можно представить как последовательное соединение устройств (блоков), выполняющих различные функции в общей системе передачи информации.
Kлассификация каналов передачи информации возможна c использованием различных признаков. В зависимости отназначения информационной системы каналы делят на телеграфные, фототелеграфные, телефонные, звукового вещания, передачи данных, телевизионные, телеметрические, смешанные и т. д. B зависимости от характера физической среды, в которой распространяются сигналы, выделяют: радиоканалы (в частности, космические каналы) иканалы проводной связи (воздушные, кабельные, волоконно-оптические линии связи, волноводные СВЧ-тракты и т. д.). B технике передачи информации находят применение также механические и акустические каналы. В зависимости от характера связи между сигналами на входе и выходе канала различают каналы линейные и нелинейные.
Различают каналы чисто временные (с сосредоточенными параметрами), в которых сигналы на входе и выходе описываются функциями одного скалярного параметра (времени t), и пространственно-временные каналы (с распределенными параметрами), в которых сигналы на входе и (или) выходе описываются функциями более одного скалярного параметра (например, времени t и пространственных координат х, у, г). Такие сигналы называют полями.
При использовании электрических сигналов для передачи информации более существенна классификация каналов по диапазону рабочих частот, так как именно этот фактор определяет пропускную способность канала. На современных симметричных кабельных линиях связи применяют сигналы, занимающие полосы частот в диапазоне, ограниченном сверху частотой в несколько сотен килогерц.
Коаксиальные кабели, являющиеся основой сетей магистральной связи, пропускают в настоящее время диапазон частот до сотни мегагерц. На воздушных проводных линиях используют частоты не выше 150 кГц.
При передаче сигналов по радиоканалам применяют частоты от 3•103 до 3.1012 Гц. Этот диапазон принято в соответствии с десятичной классификацией подразделять следующим образом (см. табл. 5.1).
Диапазон децимиллиметровых волн уже вплотную подходит к диапазону инфракрасных волн. В настоящее время благодаря созданию и широкому внедрению оптических квантовых генераторов (лазеров)
Таблица 5.1.
Наименование волн | диапазон волн | Наименование частот | диапазон частот |
Декакилометровые (сверхдлинные, СДВ) | 100÷ 10км | ОЧН очень низкие | 3÷ 30 кГц |
Километровые (длинные, ДВ) | 10÷ 1км | НЧ низкие | 30÷ 300 кГц |
Гектометровые (средние, СВ) | 1000÷ 100м | СЧ средние | 300÷ 3000 кГц |
Декакилометровые (короткие, КВ) | 100÷10м | ВЧ высокие | 3÷ 30 МГц |
Метровые (ультракороткие, УКВ) | 10÷1м | ОВЧ очень высокие | 30÷ 300 МГц |
Дециметровые | 100÷ 10см | УВЧ ультравысокие | 300÷ 3000 МГц |
Сантиметровые | 10÷ 1см | СВЧ сверхвысокие | 3÷ 30 ГГц |
Миллиметровые | 10÷1мм | КВЧ крайне высокие | 30÷ 300 ГГц |
Децимиллиметровые | 1÷0.1мм | ГПУ гипервысокие | 300÷ 3000 ГГц |
освоен оптический диапазон. В волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) используются частоты порядка 1014Гц (длины волн 1.55-0.85 мкм).
Для современного этапа развития техники передачи информации характерна тенденция к переходу на все более высокие частоты. Это вызвано рядом причин, в частности, необходимостью повышать скорость передачи сообщений (увеличивать быстродействие систем), возможностью получить остронаправленное излучение при небольших размерах излучателей, меньшей интенсивностью атмосферных и многих видов промышленных помех в более высокочастотных диапазонах, возможностью применения помехоустойчивых широкополосных систем модуляции и т. п.
Для теории передачи информации большой интерес представляет классификация каналов связи по характеру сигналов на входе и выходе канала. Различают каналы:
а) непрерывные (по уровням), на входе и выходе которых сигнал непрерывен.
Примером может служить канал, заданный между выходом модулятора и входом демодулятора в любой системе передачи информации;
б) дискретные (по уровням), на входе и выходе которых сигналы дискретны. Примером такого канала является канал, заданный от входа кодирующего устройства до выхода декодера;
в) дискретные со стороны входа и непрерывные со стороны выхода или наоборот. Такие каналы называются дискретно-пепрерывными, или полунепрерывными (например, каналы, заданные между входом модулятора и входом демодулятора или между выходом модулятора и выходом декодера).
Структурная схема канала передачи информации приведена на рис. 5.1.
Всякий дискретный или полунепрерывный канал содержит внутри себя непрерывный канал. Следует помнить, что дискретность и непрерывность канала не связана с характером сообщений: можно передавать дискретные сообщения по непрерывному каналу и непрерывные сообщения - по дискретному.