Saluran komunikasi langsung. Apa yang dimaksud dengan saluran komunikasi Apa yang dimaksud dengan saluran komunikasi disebut pada saluran apa
SALURAN KONEKSI
1. Klasifikasi dan ciri-ciri saluran komunikasi
Saluran komunikasi adalah seperangkat sarana yang dirancang untuk mengirimkan sinyal (pesan).
Untuk menganalisis proses informasi dalam saluran komunikasi, Anda dapat menggunakan diagram umum yang ditunjukkan pada Gambar. 1.
Pada Gambar. 1 sebutan berikut diterima: X, Y, Z, W – sinyal, pesan; f – gangguan; LS – jalur komunikasi; AI, PI – sumber dan penerima informasi; P – konverter (coding, modulasi, decoding, demodulasi).
Ada berbagai jenis saluran, yang dapat diklasifikasikan menurut berbagai kriteria:
1. Berdasarkan jenis jalur komunikasi: kabel; kabel; serat optik;
saluran listrik; saluran radio, dll.
2. Berdasarkan sifat sinyalnya: kontinu; terpisah; discrete-continuous (sinyal pada input sistem bersifat diskrit, dan pada output bersifat kontinu, dan sebaliknya).
3. Dalam hal kekebalan kebisingan: saluran tanpa gangguan; dengan gangguan.
Saluran komunikasi dicirikan oleh:
1. Kapasitas saluran didefinisikan sebagai produk dari waktu penggunaan saluran Tk, lebar spektrum frekuensi yang ditransmisikan oleh saluran Fk dan rentang dinamis Dk, yang mencirikan kemampuan saluran untuk mengirimkan tingkat sinyal yang berbeda
Vk = TkFkDk (1)
Kondisi untuk mencocokkan sinyal dengan saluran:
V c £ V k ; T c £ T k ; Fc £Fk ; V c £ V k ; D c £ D k .
2. Kecepatan transmisi informasi - jumlah rata-rata informasi yang dikirimkan per satuan waktu.
3. Throughput saluran komunikasi adalah kecepatan transfer informasi tertinggi yang secara teoritis dapat dicapai, asalkan kesalahannya tidak melebihi nilai yang ditentukan.
4. Redundansi – memastikan keandalan informasi yang dikirimkan (R = 0¸1).
Salah satu tugas teori informasi adalah menentukan ketergantungan kecepatan transmisi informasi dan kapasitas saluran komunikasi pada parameter saluran serta karakteristik sinyal dan interferensi.
Saluran komunikasi secara kiasan dapat diibaratkan dengan jalan raya. Jalan sempit – berkapasitas rendah, namun murah. Jalan yang lebar memberikan kapasitas lalu lintas yang baik, namun biayanya mahal. Bandwidth ditentukan oleh kemacetan.
Kecepatan transfer data sangat bergantung pada media transmisi dalam saluran komunikasi, yang menggunakan berbagai jenis jalur komunikasi.
Kabel:
1. Kabel - pasangan terpilin (yang sebagian menekan radiasi elektromagnetik dari sumber lain). Kecepatan transfer hingga 1 Mbit/dtk. Digunakan dalam jaringan telepon dan untuk transmisi data.
2. Kabel koaksial. Kecepatan transmisi 10–100 Mbit/s – digunakan di jaringan lokal, televisi kabel, dll.
3. Serat optik. Kecepatan transfer 1 Gbit/dtk.
Di lingkungan 1–3, redaman dalam dB bergantung secara linear pada jarak, yaitu kekuatan turun secara eksponensial. Oleh karena itu, perlu dipasang regenerator (penguat) pada jarak tertentu.
Jalur radio:
1. Saluran radio. Kecepatan transfer 100–400 Kbps. Menggunakan frekuensi radio hingga 1000 MHz. Hingga 30 MHz, akibat pantulan dari ionosfer, gelombang elektromagnetik dapat merambat melampaui garis pandang. Namun jangkauan ini sangat bising (misalnya, komunikasi radio amatir). Dari 30 hingga 1000 MHz – ionosfer transparan dan diperlukan visibilitas langsung. Antena dipasang pada ketinggian (terkadang dipasang regenerator). Digunakan di radio dan televisi.
2. Jalur gelombang mikro. Kecepatan transfer hingga 1 Gbit/dtk. Frekuensi radio di atas 1000 MHz digunakan. Hal ini memerlukan visibilitas langsung dan antena parabola yang sangat terarah. Jarak antar regenerator adalah 10–200 km. Digunakan untuk komunikasi telepon, televisi dan transmisi data.
3. Komunikasi satelit. Frekuensi gelombang mikro digunakan, dan satelit berfungsi sebagai regenerator (untuk banyak stasiun). Karakteristiknya sama dengan saluran gelombang mikro.
2. Bandwidth saluran komunikasi diskrit
Saluran diskrit adalah seperangkat sarana yang dirancang untuk mengirimkan sinyal diskrit.
Throughput saluran komunikasi adalah kecepatan transfer informasi tertinggi yang secara teoritis dapat dicapai, asalkan kesalahannya tidak melebihi nilai yang ditentukan. Kecepatan transmisi informasi adalah jumlah rata-rata informasi yang dikirimkan per satuan waktu. Mari kita definisikan ekspresi untuk menghitung kecepatan transmisi informasi dan throughput saluran komunikasi diskrit.
Saat mentransmisikan setiap simbol, jumlah rata-rata informasi melewati saluran komunikasi, ditentukan oleh rumus
Saya (Y, X) = Saya (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X), (2)
dimana: I (Y, X) – informasi timbal balik, yaitu. jumlah informasi yang terkandung dalam Y relatif terhadap X; H(X) – entropi sumber pesan; H (X/Y) – entropi bersyarat, yang menentukan hilangnya informasi per simbol terkait dengan adanya interferensi dan distorsi.
Saat mengirimkan pesan X T dengan durasi T, yang terdiri dari n simbol dasar, jumlah rata-rata informasi yang dikirimkan, dengan mempertimbangkan kesimetrian jumlah informasi bersama, adalah:
Saya(Y T , X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n. (4)
Kecepatan transmisi informasi bergantung pada sifat statistik sumber, metode pengkodean, dan sifat saluran.
Bandwidth saluran komunikasi diskrit
. (5)
Nilai maksimum yang mungkin, mis. fungsi maksimum dicari pada seluruh himpunan fungsi distribusi probabilitas p(x).
Throughput tergantung pada karakteristik teknis saluran (kecepatan peralatan, jenis modulasi, tingkat interferensi dan distorsi, dll.). Satuan kapasitas saluran adalah : , , , .
1. Saluran komunikasi
Saluran komunikasi adalah suatu sistem sarana teknis dan media distribusi sinyal untuk mentransmisikan pesan (bukan hanya data) dari sumber ke penerima (dan sebaliknya). Saluran komunikasi, yang dipahami dalam arti sempit (jalur komunikasi), hanya mewakili media fisik perambatan sinyal, misalnya jalur komunikasi fisik.
Saluran komunikasi dirancang untuk mengirimkan sinyal antar perangkat jarak jauh. Sinyal membawa informasi yang dimaksudkan untuk disajikan kepada pengguna (orang) atau untuk digunakan oleh program aplikasi komputer.
2 Saluran komunikasi mencakup komponen-komponen berikut:
1) perangkat transmisi;
2) perangkat penerima;
3) media transmisi yang sifat fisiknya berbeda
Sinyal yang dihasilkan oleh pemancar dan pembawa informasi, setelah melewati media transmisi, sampai pada input perangkat penerima. Selanjutnya informasi dipisahkan dari sinyal dan dikirimkan ke konsumen. Sifat fisik sinyal dipilih agar dapat merambat melalui media transmisi dengan redaman dan distorsi minimal. Sinyal diperlukan sebagai pembawa informasi; sinyal itu sendiri tidak membawa informasi. saluran komunikasi penerima jarak jauh
Itu. ini (saluran) adalah perangkat teknis (teknologi + lingkungan).
3. Karakteristik (parameter) saluran komunikasi
1. Fungsi transfer saluran: disajikan dalam bentuk respons frekuensi amplitudo (AFC) dan menunjukkan bagaimana amplitudo sinusoidal pada keluaran saluran komunikasi melemah dibandingkan dengan amplitudo pada masukannya untuk semua kemungkinan frekuensi transmisi. sinyal. Mengetahui respons amplitudo-frekuensi saluran nyata memungkinkan Anda menentukan bentuk sinyal keluaran untuk hampir semua sinyal masukan. Untuk itu perlu dicari spektrum sinyal masukan, mengubah amplitudo harmonik penyusunnya sesuai dengan karakteristik amplitudo-frekuensi, kemudian mencari bentuk sinyal keluaran dengan menjumlahkan harmonisa yang dikonversi. Untuk memeriksa secara eksperimental respons amplitudo-frekuensi, perlu untuk menguji saluran dengan sinusoid referensi (amplitudo yang sama) pada seluruh rentang frekuensi dari nol hingga beberapa nilai maksimum yang dapat ditemukan dalam sinyal input. Selain itu, frekuensi sinusoida masukan perlu diubah sedikit demi sedikit, yang berarti jumlah eksperimen harus banyak.
2. Bandwidth : merupakan karakteristik turunan dari respon frekuensi. Ini mewakili rentang frekuensi kontinu di mana rasio amplitudo sinyal keluaran terhadap masukan melebihi batas yang telah ditentukan, yaitu, bandwidth menentukan rentang frekuensi sinyal di mana sinyal ini ditransmisikan melalui saluran komunikasi tanpa distorsi yang signifikan. . Biasanya, bandwidth diukur pada 0,7 dari nilai respons frekuensi maksimum. Bandwidth memiliki pengaruh terbesar terhadap kecepatan maksimum transmisi informasi melalui saluran komunikasi.
3. Atenuasi: Didefinisikan sebagai penurunan relatif amplitudo atau kekuatan suatu sinyal ketika sinyal dengan frekuensi tertentu ditransmisikan melalui suatu saluran. Seringkali, ketika suatu saluran beroperasi, frekuensi dasar dari sinyal yang ditransmisikan diketahui sebelumnya, yaitu frekuensi yang harmoniknya memiliki amplitudo dan daya terbesar. Oleh karena itu, mengetahui saja sudah cukup
redaman pada frekuensi ini untuk memperkirakan secara kasar distorsi sinyal yang ditransmisikan melalui saluran. Perkiraan yang lebih akurat dimungkinkan jika kita mengetahui redaman pada beberapa frekuensi yang berhubungan dengan beberapa harmonik fundamental dari sinyal yang ditransmisikan.
Atenuasi biasanya diukur dalam desibel (dB) dan dihitung menggunakan rumus berikut:
Dimana Pout adalah kekuatan sinyal pada saluran keluaran, Pin adalah kekuatan sinyal pada saluran masukan.
Atenuasi selalu dihitung untuk frekuensi tertentu dan berhubungan dengan panjang saluran. Dalam praktiknya, konsep “atenuasi linier” selalu digunakan, yaitu. redaman sinyal per satuan panjang saluran, misalnya redaman 0,1 dB/meter.
4. Kecepatan transmisi: mencirikan jumlah bit yang dikirimkan melalui saluran per unit waktu. Ini diukur dalam bit per detik - bit/s, serta satuan turunannya: Kbit/s, Mbit/s, Gbit/s. Kecepatan transmisi tergantung pada bandwidth saluran, tingkat kebisingan, jenis pengkodean dan modulasi.
5. Kekebalan kebisingan saluran: mencirikan kemampuannya untuk menyediakan transmisi sinyal dalam kondisi interferensi. Interferensi biasanya dibagi menjadi internal (mewakili kebisingan termal peralatan) dan eksternal (beragam dan bergantung pada media transmisi). Kekebalan kebisingan saluran bergantung pada perangkat keras dan solusi algoritmik untuk memproses sinyal yang diterima, yang tertanam dalam perangkat transceiver. Kekebalan kebisingan dari transmisi sinyal melalui saluran dapat ditingkatkan melalui pengkodean dan pemrosesan sinyal khusus.
6. Rentang dinamis: logaritma rasio daya maksimum sinyal yang ditransmisikan oleh saluran ke minimum.
7. Kekebalan kebisingan: Ini adalah kekebalan kebisingan, yaitu. kekebalan terhadap kebisingan.
Karakteristik
Karakteristik saluran berikut digunakan
Kekebalan kebisingan
Kekebalan kebisingan. Dimana rasio signal-to-noise minimum;
Volume saluran
Volume saluran ditentukan dengan rumus:
di mana waktu selama saluran ditempati oleh sinyal yang ditransmisikan;
Untuk mengirimkan sinyal melalui saluran tanpa distorsi, volume saluran harus lebih besar atau sama dengan volume sinyal, mis. . Kasus paling sederhana dalam menyesuaikan volume sinyal ke dalam volume saluran adalah untuk mencapai pemenuhan ketidaksetaraan , > dan . Namun, hal ini dapat dilakukan dalam kasus lain, yang memungkinkan untuk mencapai karakteristik saluran yang diperlukan dengan mengubah parameter lainnya. Misalnya, ketika rentang frekuensi berkurang, bandwidth dapat ditingkatkan.
Klasifikasi
Ada banyak jenis saluran komunikasi, di antaranya yang paling umum adalah saluran komunikasi kabel (udara, kabel, fiber, dll) dan saluran komunikasi radio (troposfer, satelit, dll). Saluran seperti itu, pada gilirannya, biasanya dikualifikasikan berdasarkan karakteristik sinyal masukan dan keluaran, serta perubahan karakteristik sinyal tergantung pada fenomena yang terjadi di saluran seperti pemudaran dan redaman sinyal.
Berdasarkan jenis media rambatnya, saluran komunikasi dibagi menjadi saluran kabel, akustik, optik, inframerah dan radio.
Saluran komunikasi juga diklasifikasikan menjadi
- kontinyu (sinyal kontinu pada input dan output saluran),
- diskrit atau digital (pada input dan output saluran - sinyal diskrit),
- diskrit kontinu (pada masukan saluran - sinyal kontinu, dan pada keluaran - sinyal diskrit),
- diskrit-kontinu (pada masukan saluran terdapat sinyal diskrit, dan pada keluaran terdapat sinyal kontinu).
Saluran dapat berupa linier atau nonlinier, temporal atau spatiotemporal. Dimungkinkan untuk mengklasifikasikan saluran komunikasi berdasarkan rentang frekuensi.
Model saluran komunikasi
Saluran komunikasi digambarkan dengan model matematika, yang tugasnya direduksi menjadi mendefinisikan model matematika dari keluaran dan masukan dan, serta membangun hubungan di antara keduanya, yang dicirikan oleh operator, yaitu.
.Model saluran berkelanjutan
Model saluran kontinu dapat diklasifikasikan menjadi model saluran derau Gaussian aditif, fase sinyal tak tentu dan model saluran derau aditif, serta model saluran interferensi antarsimbol dan derau aditif.
Model Saluran Ideal
Model saluran yang ideal digunakan ketika keberadaan interferensi dapat diabaikan. Saat menggunakan model ini, sinyal keluaran bersifat deterministik, yaitu.
dimana γ adalah konstanta yang menentukan koefisien transmisi, τ adalah konstanta penundaan.
Model saluran dengan fase sinyal tidak pasti dan noise tambahan
Model saluran dengan fase sinyal yang tidak pasti dan gangguan tambahan berbeda dari model saluran ideal karena merupakan variabel acak. Misalnya, jika sinyal masukan adalah pita sempit, maka sinyal keluaran saluran dengan fase sinyal tidak pasti dan derau tambahan didefinisikan sebagai berikut:
,dimana diperhitungkan bahwa sinyal masukan dapat direpresentasikan dalam bentuk:
,di mana transformasi Hilbert adalah fase acak, yang distribusinya biasanya dianggap seragam sepanjang interval.
Model saluran dengan interferensi antar simbol dan derau tambahan
Model saluran dengan interferensi antarsimbol dan derau aditif memperhitungkan munculnya hamburan sinyal dalam waktu karena nonlinier karakteristik frekuensi fase saluran dan keterbatasan bandwidthnya, yaitu. misalnya, saat mentransmisikan pesan diskrit melalui suatu saluran, nilai sinyal keluaran akan dipengaruhi oleh respons saluran tidak hanya terhadap simbol yang dikirimkan, tetapi juga terhadap simbol-simbol sebelumnya atau yang lebih baru. Pada saluran radio, terjadinya interferensi antarsimbol dipengaruhi oleh perambatan gelombang radio secara multipath.
Model saluran komunikasi diskrit
Untuk menentukan model saluran diskrit, perlu ditentukan sekumpulan simbol kode masukan dan keluaran, serta sekumpulan probabilitas bersyarat dari simbol keluaran untuk masukan tertentu.
Model saluran komunikasi diskrit-kontinyu
Ada juga model saluran komunikasi diskrit-kontinyu
Lihat juga
Catatan
literatur
- Zyuko A.G., Klovsky D.D., Korzhik V.I., Nazarov M.V., Teori komunikasi listrik / Ed. D.D.Klovsky. - Buku teks untuk universitas. - M.: Radio dan Komunikasi, 1999. - 432 hal. -
Perkenalan
Saluran komunikasi, saluran transmisi, perangkat teknis dan jalur komunikasi di mana sinyal yang berisi informasi merambat dari pemancar ke penerima. Perangkat teknis (penguat sinyal listrik, perangkat pengkodean dan penguraian sinyal, dll.) ditempatkan pada titik komunikasi perantara (penguatan) dan terminal. Berbagai jalur digunakan sebagai jalur transmisi - kabel (udara dan kabel), radio dan relai radio, gelombang radio, dll. Pemancar mengubah pesan menjadi sinyal, yang kemudian diumpankan ke masukan saluran komunikasi: berdasarkan sinyal yang diterima pada keluaran saluran komunikasi, penerima mereproduksi pesan yang dikirimkan. Pemancar, saluran komunikasi, dan penerima membentuk suatu sistem komunikasi, atau sistem transmisi informasi. Menurut peruntukannya, sistem yang meliputi saluran komunikasi dibedakan menjadi: saluran telepon, penyiaran audio, televisi, fototelegraf (faks), telegraf, telemetri, telekomando, transmisi informasi digital; Berdasarkan sifat sinyal yang transmisinya disediakan oleh saluran komunikasi, dibedakan antara saluran kontinu dan saluran diskrit, baik dalam nilai maupun waktu. Secara umum, suatu saluran komunikasi memiliki sejumlah besar input dan output dan dapat menyediakan transmisi sinyal dua arah.
pengkodean saluran sinyal komunikasi
Tautan
Saluran komunikasi adalah suatu sistem sarana teknis dan media distribusi sinyal untuk mentransmisikan pesan (bukan hanya data) dari sumber ke penerima (dan sebaliknya). Saluran komunikasi, yang dipahami dalam arti sempit (jalur komunikasi), hanya mewakili media fisik perambatan sinyal, misalnya jalur komunikasi fisik.
Saluran komunikasi dirancang untuk mengirimkan sinyal antar perangkat jarak jauh. Sinyal membawa informasi yang dimaksudkan untuk disajikan kepada pengguna (orang) atau untuk digunakan oleh program aplikasi komputer. Saluran komunikasi mencakup komponen-komponen berikut:
· perangkat transmisi;
· perangkat penerima;
· media transmisi berbagai sifat fisik (Gbr. 1).
Sinyal yang dihasilkan oleh pemancar dan pembawa informasi, setelah melewati media transmisi, sampai pada input perangkat penerima. Selanjutnya informasi dipisahkan dari sinyal dan dikirimkan ke konsumen. Sifat fisik sinyal dipilih agar dapat merambat melalui media transmisi dengan redaman dan distorsi minimal. Saluran diperlukan sebagai pembawa informasi; saluran itu sendiri tidak membawa informasi.
Gambar.1.
Gambar.2
Klasifikasi saluran komunikasi
Klasifikasi No.1: Ada banyak jenis saluran komunikasi, di antaranya yang paling umum adalah saluran komunikasi kabel (udara, kabel, fiber, dll) dan saluran komunikasi radio (troposfer, satelit, dll). Saluran seperti itu, pada gilirannya, biasanya dikualifikasikan berdasarkan karakteristik sinyal masukan dan keluaran, serta perubahan karakteristik sinyal tergantung pada fenomena yang terjadi di saluran seperti pemudaran dan redaman sinyal.
Berdasarkan jenis media distribusinya, saluran komunikasi dibedakan menjadi:
· kabel;
· akustik;
· optik;
· inframerah;
· saluran radio.
Saluran komunikasi juga diklasifikasikan menjadi:
· kontinu (pada input dan output saluran - sinyal kontinu),
· diskrit atau digital (pada input dan output saluran - sinyal diskrit),
· kontinu-diskrit (pada masukan saluran terdapat sinyal kontinu, dan pada keluaran terdapat sinyal diskrit),
· diskrit-kontinu (pada masukan saluran terdapat sinyal diskrit, dan pada keluaran terdapat sinyal kontinu). Saluran bisa linier dan nonlinier, temporal dan spatiotemporal.
Dimungkinkan untuk mengklasifikasikan saluran komunikasi berdasarkan rentang frekuensi. Sistem transmisi informasi dapat berupa saluran tunggal atau multi saluran. Jenis sistem ditentukan oleh saluran komunikasi. Jika suatu sistem komunikasi dibangun pada jenis saluran komunikasi yang sama, maka namanya ditentukan oleh nama khas saluran tersebut. Jika tidak, perincian fitur klasifikasi digunakan.
Klasifikasi No. 2 (lebih detail): Klasifikasi menurut rentang frekuensi yang digunakan
· Kilometer (DV) 1-10 km, 30-300 kHz;
· Hektometer (HW) 100-1000 m, 300-3000 kHz;
· Dekameter (HF) 10-100 m, 3-30 MHz;
· Meter (MV) 1-10 m, 30-300 MHz;
· UHF (UHF) 10-100cm, 300-3000MHz;
· Sentimeter (SMV) 1-10 cm, 3-30 GHz;
· Gelombang milimeter (MMW) 1-10 mm, 30-300 GHz;
· Desimilimeter (DMW) 0,1-1 mm, 300-3000 GHz.
Arah jalur komunikasi terarah (berbagai konduktor digunakan): koaksial, pasangan terpilin berdasarkan konduktor tembaga, serat optik.
segala arah (tautan radio); pandangan; troposfer; ruang ionosfer; relai radio (transmisi ulang pada desimeter dan gelombang radio yang lebih pendek).
Berdasarkan jenis pesan yang dikirimkan: telegraf; telepon; transmisi data; faksimil.
Berdasarkan jenis sinyal: analog; digital; berdenyut.
Berdasarkan jenis modulasi (manipulasi) Dalam sistem komunikasi analog: dengan modulasi amplitudo; dengan modulasi single-sideband; dengan modulasi frekuensi. Dalam sistem komunikasi digital: dengan penguncian pergeseran amplitudo; dengan penguncian pergeseran frekuensi; dengan penguncian pergeseran fasa; dengan penguncian pergeseran fasa relatif; dengan kunci nada (elemen tunggal dimanipulasi di bawah gelombang pembawa (nada), setelah itu manipulasi dilakukan pada frekuensi yang lebih tinggi).
Menurut nilai dasar sinyal radio, broadband (B>> 1); pita sempit (B»1).
Dalam hal jumlah pesan yang dikirimkan secara bersamaan, saluran tunggal; multi-saluran (frekuensi, waktu, pembagian kode saluran);
Arah pertukaran pesan bersifat sepihak; bilateral.
Menurut urutan pertukaran pesan, komunikasi simpleks adalah komunikasi radio dua arah yang transmisi dan penerimaan setiap stasiun radio dilakukan secara bergantian; komunikasi dupleks - transmisi dan penerimaan dilakukan secara bersamaan (paling efisien); komunikasi setengah dupleks - mengacu pada komunikasi simpleks, yang menyediakan transisi otomatis dari transmisi ke penerimaan dan kemungkinan bertanya lagi kepada koresponden.
Dalam hal metode melindungi informasi yang dikirimkan, komunikasi terbuka; komunikasi tertutup (rahasia).
Menurut tingkat otomatisasi pertukaran informasi, non-otomatis - kontrol stasiun radio dan pertukaran pesan dilakukan oleh operator; otomatis - hanya informasi yang dimasukkan secara manual; otomatis - proses pengiriman pesan dilakukan antara perangkat otomatis dan komputer tanpa partisipasi operator.
Klasifikasi No. 3 (sesuatu mungkin terulang):
Dengan tujuan - telepon - telegraf - televisi - siaran radio.
Berdasarkan arah transmisi - simplex (transmisi satu arah saja) - half-duplex (transmisi bergantian di kedua arah) - duplex (transmisi secara bersamaan di kedua arah).
Berdasarkan sifat jalur komunikasi - mekanik - hidrolik - akustik - listrik (kabel) - radio (nirkabel) - optik.
Menurut sifat sinyal pada input dan output saluran komunikasi - analog (kontinu) - diskrit dalam waktu - diskrit dalam level sinyal - digital (diskrit dalam waktu dan level).
Menurut jumlah saluran per jalur komunikasi - saluran tunggal - multi saluran.
SALURAN KONEKSI
1. Klasifikasi dan ciri-ciri saluran komunikasi
Tautan adalah seperangkat sarana yang dirancang untuk mengirimkan sinyal (pesan).
Untuk menganalisis proses informasi dalam saluran komunikasi, Anda dapat menggunakan diagram umum yang ditunjukkan pada Gambar. 1.
Pada Gambar. 1notasi berikut diterima: X, Y, Z, W– sinyal, pesan ; F– gangguan; PM- jalur komunikasi; AI, PI– sumber dan penerima informasi; P– konverter (coding, modulasi, decoding, demodulasi).
Ada berbagai jenis saluran yang dapat diklasifikasikan menurut berbagai kriteria:
1. Berdasarkan jenis jalur komunikasi: kabel; kabel; serat optik;
saluran listrik; saluran radio, dll.
2. Sifat sinyalnya: kontinu; terpisah; discrete-continuous (sinyal pada input sistem bersifat diskrit, dan pada output bersifat kontinu, dan sebaliknya).
3. Kekebalan kebisingan: saluran tanpa gangguan; dengan gangguan.
Saluran komunikasi dicirikan oleh:
1. Kapasitas saluran didefinisikan sebagai produk dari waktu penggunaan saluran Tk, lebar spektrum frekuensi yang ditransmisikan oleh saluran FK dan rentang dinamis Dk., yang mencirikan kemampuan saluran untuk mengirimkan tingkat sinyal yang berbeda
Vk= Tk Fk Dk.(1)
Kondisi untuk mencocokkan sinyal dengan saluran:
Vc£ Vk ; TC£ karena ; FC£ FK ; Vc£ Vk ; DC£ Dk.
2.Kecepatan transfer informasi – jumlah rata-rata informasi yang dikirimkan per satuan waktu.
3. Kapasitas saluran komunikasi – kecepatan transmisi informasi tertinggi yang secara teoritis dapat dicapai, asalkan kesalahannya tidak melebihi nilai yang ditentukan.
4. Redundansi- memastikan keandalan informasi yang dikirimkan ( R= 0¸1).
Salah satu tugas teori informasi adalah menentukan ketergantungan kecepatan transmisi informasi dan kapasitas saluran komunikasi pada parameter saluran serta karakteristik sinyal dan interferensi.
Saluran komunikasi secara kiasan dapat dibandingkan dengan jalan raya. Jalan sempit – berkapasitas rendah, namun murah. Jalan lebar - kapasitas bagus, tapi mahal. Bandwidth ditentukan oleh kemacetan.
Kecepatan transmisi data sangat bergantung pada media transmisi dalam saluran komunikasi yang menggunakan berbagai jenis jalur komunikasi.
Kabel:
1. Kabel– twisted pair (yang sebagian menekan radiasi elektromagnetik dari sumber lain). Kecepatan transfer hingga 1 Mbit/dtk. Digunakan dalam jaringan telepon dan untuk transmisi data.
2. Kawat koaksial. Kecepatan transmisi 10–100 Mbit/s – digunakan di jaringan lokal, televisi kabel, dll.
3.Serat optik. Kecepatan transfer 1 Gbit/dtk.
Di lingkungan 1–3, redaman dalam dB bergantung secara linear pada jarak, yaitu kekuatan turun secara eksponensial. Oleh karena itu, perlu dipasang regenerator (penguat) pada jarak tertentu.
Jalur radio:
1. saluran radio. Kecepatan transfer 100–400Kbps. Menggunakan frekuensi radio hingga 1000 MHz. Hingga 30 MHz, karena pantulan ionosfer, gelombang elektromagnetik dapat merambat melampaui garis pandang. Namun rentang ini sangat bising (misalnya, komunikasi radio amatir). Dari 30 hingga 1000 MHz - ionosfer transparan dan diperlukan visibilitas langsung. Antena dipasang pada ketinggian (terkadang dipasang regenerator). Radio dan televisi digunakan.
2. Garis gelombang mikro. Kecepatan transfer hingga 1Gbps. Frekuensi radio di atas 1000 MHz digunakan. Hal ini memerlukan visibilitas langsung dan antena parabola yang sangat terarah. Jarak antar regenerator adalah 10–200 km dan digunakan untuk komunikasi telepon, televisi, dan transmisi data.
3. Koneksi satelit. Frekuensi gelombang mikro digunakan, dan satelit berfungsi sebagai regenerator (dan untuk banyak stasiun). Karakteristiknya sama dengan saluran gelombang mikro.
2. Bandwidth saluran komunikasi diskrit
Saluran diskrit adalah seperangkat sarana yang dirancang untuk mengirimkan sinyal diskrit.
Kapasitas saluran komunikasi – kecepatan transmisi informasi tertinggi yang secara teoritis dapat dicapai, asalkan kesalahannya tidak melebihi nilai yang ditentukan. Kecepatan transfer informasi – jumlah rata-rata informasi yang dikirimkan per satuan waktu. Mari kita definisikan ekspresi untuk menghitung kecepatan transmisi informasi dan kapasitas saluran komunikasi diskrit.
Saat mentransmisikan setiap simbol, rata-rata, sejumlah informasi melewati saluran komunikasi, ditentukan oleh rumus
Saya(Y, X) = Saya (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X), (2)
Di mana: saya (Y,X) – informasi timbal balik, yaitu jumlah informasi yang terkandung di dalamnya Y relatif X;H(X)– entropi sumber pesan; H(X/Y)– entropi bersyarat, yang menentukan hilangnya informasi per simbol yang terkait dengan adanya interferensi dan distorsi.
Saat mengirim pesan XT durasi T, yang terdiri dari N simbol dasar, jumlah rata-rata informasi yang dikirimkan, dengan mempertimbangkan simetri jumlah informasi bersama, sama dengan:
aku (YT, XT)= H(XT) – H(XT/YT) = H(YT) –H(YT/XT) = n . (4)
Kecepatan transmisi informasi bergantung pada sifat statistik sumber, metode pengkodean, dan sifat saluran.
Bandwidth saluran komunikasi diskrit
Nilai maksimum yang mungkin, mis. fungsi maksimum dicari pada seluruh himpunan fungsi distribusi probabilitas p (X).
Throughput tergantung pada karakteristik teknis saluran (kecepatan peralatan, jenis modulasi, tingkat interferensi dan distorsi, dll.). Satuan kapasitas saluran adalah : , , , .
2.1 Saluran komunikasi diskrit tanpa gangguan
Jika tidak ada interferensi pada saluran komunikasi, maka sinyal masukan dan keluaran saluran tersebut dihubungkan oleh hubungan fungsional yang jelas.
Dalam hal ini, entropi bersyarat sama dengan nol, dan entropi tak bersyarat dari sumber dan penerima adalah sama, yaitu. jumlah rata-rata informasi dalam simbol yang diterima relatif terhadap simbol yang dikirimkan adalah
Saya(X, Y) = H(X) = H(Y); H(X/Y) = 0.
Jika HT– jumlah karakter per waktu T, maka kecepatan transmisi informasi untuk saluran komunikasi diskrit tanpa gangguan adalah sama dengan
Di mana V= 1//> – kecepatan transmisi rata-rata satu simbol.
Throughput untuk saluran komunikasi diskrit tanpa gangguan
Karena entropi maksimum sesuai dengan simbol-simbol yang memiliki kemungkinan yang sama, maka throughput untuk distribusi seragam dan independensi statistik dari simbol-simbol yang ditransmisikan adalah:
Teorema pertama Shannon untuk sebuah saluran: Jika aliran informasi yang dihasilkan oleh sumber cukup dekat dengan kapasitas saluran komunikasi, yaitu
/> , di mana /> adalah nilai yang sangat kecil,
maka Anda selalu dapat menemukan metode pengkodean yang akan memastikan transmisi semua pesan sumber, dan kecepatan transmisi informasi akan sangat dekat dengan kapasitas saluran.
Teorema tersebut tidak menjawab pertanyaan tentang bagaimana melakukan pengkodean.
Contoh 1. Sumber menghasilkan 3 pesan dengan probabilitas:
P1 = 0,1; P2 = 0,2 danP3 = 0,7.
Pesan bersifat independen dan dikirimkan dalam kode biner yang seragam ( M= 2 ) dengan durasi simbol 1 ms. Menentukan kecepatan penyampaian informasi melalui saluran komunikasi tanpa gangguan.
Larutan: Entropi sumber sama dengan
/> [sedikit/dtk].
Untuk mengirimkan 3 pesan dalam satu kode, diperlukan dua digit, dan durasi kombinasi kode adalah 2t.
Kecepatan transmisi sinyal rata-rata
V=1/2 T = 500 .
Kecepatan transfer informasi
C= vH= 500 × 1,16 = 580 [bit/dtk].
2.2 Saluran komunikasi diskrit dengan interferensi
Kami akan mempertimbangkan saluran komunikasi diskrit tanpa memori.
Salurantanpa memori adalah saluran di mana setiap simbol sinyal yang ditransmisikan dipengaruhi oleh interferensi, terlepas dari sinyal apa yang dikirimkan sebelumnya. Artinya, interferensi tidak menciptakan hubungan korelatif tambahan antar simbol. Nama “tanpa memori” berarti bahwa pada transmisi berikutnya saluran tersebut seolah-olah tidak mengingat hasil transmisi sebelumnya.
Dengan adanya interferensi, jumlah rata-rata informasi dalam simbol pesan yang diterima – Y, relatif terhadap yang ditransmisikan – X sama dengan:
/> .
Untuk simbol pesan XTdurasi T, yang terdiri dari N simbol dasar jumlah rata-rata informasi dalam pesan simbol yang diterima – YT mengenai transmisi – XT sama dengan:
I(YT,XT) = H(XT) – H(XT/YT) = H(YT) –H(YT/XT) = n = 2320 bps
Kapasitas saluran kontinu akibat interferensi ditentukan dengan rumus
=2322bps.
Mari kita buktikan bahwa kapasitas informasi saluran kontinu tanpa memori dengan aditif Gaussian noise dengan batasan daya puncak tidak lebih besar dari kapasitas informasi saluran yang sama dengan nilai batasan daya rata-rata yang sama.
Ekspektasi matematis untuk distribusi seragam simetris/>
Rata-rata kuadrat untuk distribusi seragam simetris
Dispersi untuk distribusi seragam simetris
Dalam hal ini, untuk proses yang terdistribusi secara merata />.
Entropi diferensial suatu sinyal dengan distribusi seragam
Perbedaan antara entropi diferensial dari proses normal dan proses terdistribusi seragam tidak bergantung pada nilai dispersi
/> = 0,3 bit/hitungan
Dengan demikian, throughput dan kapasitas saluran komunikasi untuk proses yang berdistribusi normal lebih tinggi dibandingkan dengan yang seragam.
Kapasitas (volume) saluran komunikasi yang ditentukan
Vk = TkCk = 10 × 60 × 2322 = 1,3932Mbit.
Mari kita tentukan jumlah informasi yang dapat dikirimkan dalam 10 menit pengoperasian saluran
/>10× 60× 2322=1,3932Mbit.
Tugas
1. Pesan yang terdiri dari alfabet ditransmisikan melalui saluran komunikasi X1, X2 Dan X3 dengan probabilitas P(X1 )=0,2; P(X2) =0,3 Dan P(X3 )=0,5 .
Matriks saluran berbentuk:
/> pada saat yang sama />.
Menghitung:
1. Entropi sumber informasi H(X) dan penerima H(Y) .
2. Entropi umum dan bersyarat H(Y/ X).
3. Hilangnya informasi dalam saluran selama transmisi Ke karakter ( k = 100).
4. Jumlah informasi yang diterima selama transmisi Ke karakter.
5. Informasi kecepatan transmisi, jika waktu transmisi satu karakter T= 0,01 ms.
2. Karakter alfabet dikirimkan melalui saluran komunikasi X1 , X2 , X3 Dan X4 dengan probabilitas />. Tentukan jumlah informasi yang diterima selama transmisi 300 simbol, jika pengaruh interferensi dijelaskan oleh matriks saluran:
3. Tentukan hilangnya informasi dalam saluran komunikasi ketika transmisi karakter alfabet yang kemungkinannya sama, jika matriks saluran berbentuk
Tentukan kecepatan transmisi informasi jika waktu transmisi satu simbol T= 0,001 detik.
4. Tentukan hilangnya informasi saat mentransmisikan 1000 karakter alfabet sumber X1 , X2 Dan X3 dengan probabilitas P/> =0,2; P/> =0,1 Dan P(/>)=0,7 , jika pengaruh interferensi pada saluran digambarkan oleh matriks saluran:
5. Tentukan jumlah informasi yang diterima ketika mentransmisikan 600 simbol, jika peluang munculnya simbol pada keluaran sumber X adalah sama: /> dan pengaruh interferensi selama transmisi dijelaskan oleh matriks saluran:
6. Pesan yang terdiri dari simbol alfabet ditransmisikan melalui saluran komunikasi />, dan kemungkinan munculnya simbol alfabet adalah sama: />
Saluran komunikasi digambarkan dengan matriks saluran berikut:
Tentukan kecepatan transmisi informasi jika waktu transmisi satu simbol /> MS.
7. Sinyal ditransmisikan melalui saluran komunikasi X1 , X2 Dan X3 dengan probabilitas P/> =0,2; P/> =0,1 Dan P(/>)=0,7. Pengaruh interferensi pada suatu saluran dijelaskan oleh matriks saluran:
Tentukan total entropi bersyarat dan bagian kehilangan informasi yang terjadi pada sinyal X1 (entropi bersyarat parsial).
8. Karakter alfabet dikirimkan melalui saluran komunikasi X1 , X2 , X3 Dan X4 dengan probabilitas />.
Interferensi pada saluran ditentukan oleh matriks saluran
Tentukan kapasitas saluran komunikasi jika waktu transmisi satu simbol T= 0,01 detik.
Tentukan jumlah informasi yang diterima ketika mengirimkan 500 simbol, jika kemungkinan munculnya simbol pada masukan penerima Y sama dengan: />, dan pengaruh interferensi selama transmisi dijelaskan oleh matriks saluran:
Bibliografi
1 Grinchenko A.G. Teori informasi dan pengkodean: Buku Teks. uang saku. – Kharkov: KhPU, 2000.
2 Kupriyanov M.S., Matyushkin B.D. – Pemrosesan sinyal digital: prosesor, algoritma, alat desain. – Sankt Peterburg: Politekhnika, 1999.
3 Hemming R.V. Filter digital: Per. dari bahasa Inggris / Ed. SAYA. Trakhtman. – M.: Burung hantu. radio, 1980.
4 Siebert W.M. Sirkuit, sinyal, sistem: Dalam 2 bagian / Terjemahan. dari bahasa Inggris – M.: Mir, 1988.
5 Sklyar B. Komunikasi digital. Landasan teori dan penerapan praktis: Trans. dari bahasa Inggris – M.: Rumah Penerbitan Williams, 2003. – 1104 hal.
6 Kalinin, V.I. Microwave & TelecommunicationTechnology, 2007. CriMiCo 2007. Konferensi Krimea Internasional ke-17Volume, Edisi, 10–14 September. 2007 Halaman:233 – 234
7 FeerK. Komunikasi digital nirkabel. Metode modulasi dan spektrum penyebaran. Per. dari bahasa Inggris –M.: Radio dan Komunikasi, 2000.
8 Ignatov V.A. Teori transmisi informasi dan sinyal: Buku teks untuk universitas. – Edisi ke-2, direvisi. dan tambahan – M.: Radio Isvyaz, 1991;
