직접적인 의사소통 채널. 커뮤니케이션 채널이란 무엇입니까? 커뮤니케이션 채널은 무엇이며 어떤 채널에서 호출됩니까?

연결 채널

1. 의사소통 채널의 분류 및 특성

통신 채널은 신호(메시지)를 전송하도록 설계된 일련의 수단입니다.

통신 채널의 정보 프로세스를 분석하기 위해 그림 1에 표시된 일반화된 다이어그램을 사용할 수 있습니다. 1.

그림에서. 1 다음 지정이 허용됩니다: X, Y, Z, W – 신호, 메시지; f - 간섭; LS - 통신 회선; AI, PI – 정보의 출처 및 수신자 P - 변환기(코딩, 변조, 디코딩, 복조).

다양한 기준에 따라 분류할 수 있는 다양한 유형의 채널이 있습니다.

1. 통신 회선 유형별 : 유선; 케이블; 광섬유;

전력선; 라디오 채널 등

2. 신호의 특성상: 연속적입니다. 이산적; 이산-연속(시스템 입력의 신호는 이산적이고 출력은 연속적이며 그 반대의 경우도 마찬가지임)

3. 잡음 내성 측면에서: 간섭 없는 채널; 간섭으로.

통신 채널의 특징은 다음과 같습니다.

1. 채널 용량은 채널 Tk의 사용 시간, 채널 Fk에 의해 전송되는 주파수 스펙트럼의 폭, 다양한 신호 레벨을 전송하는 채널의 능력을 나타내는 동적 범위 Dk의 곱으로 정의됩니다.

V k = T k F k D k.(1)

신호를 채널과 일치시키기 위한 조건:

Vc £ Vk ; T c £ T k ; Fc￡Fk; V c £ V k ; Dc £ Dk .

2. 정보 전송 속도 - 단위 시간당 전송되는 평균 정보량입니다.

3. 통신 채널의 처리량은 오류가 주어진 값을 초과하지 않는 한 이론적으로 달성 가능한 최고 정보 전송 속도입니다.

4. 중복성 - 전송된 정보의 신뢰성을 보장합니다(R = 0¸1).

정보 이론의 임무 중 하나는 정보 전송 속도와 통신 채널 용량이 채널 매개 변수와 신호 및 간섭 특성에 미치는 영향을 결정하는 것입니다.

통신 채널은 비유적으로 도로에 비유될 수 있습니다. 좁은 도로 - 용량은 적지만 가격이 저렴합니다. 넓은 도로는 교통량이 많지만 비용이 많이 듭니다. 대역폭은 병목 현상에 따라 결정됩니다.

데이터 전송 속도는 다양한 유형의 통신 회선을 사용하는 통신 채널의 전송 매체에 따라 크게 달라집니다.

열광한:

1. 유선 - 연선(다른 소스로부터의 전자기 복사를 부분적으로 억제함). 전송 속도는 최대 1Mbit/s입니다. 전화 네트워크 및 데이터 전송에 사용됩니다.

2. 동축 케이블. 전송 속도 10–100 Mbit/s – 로컬 네트워크, 케이블 TV 등에 사용됩니다.

3. 광섬유. 전송 속도는 1Gbit/s입니다.

환경 1~3에서 dB 단위의 감쇠는 거리에 따라 선형적으로 달라집니다. 즉, 기하급수적으로 전력이 떨어집니다. 따라서 재생기(증폭기)를 일정한 거리를 두고 설치해야 합니다.

무선 회선:

1. 라디오 채널. 전송 속도는 100~400Kbps입니다. 최대 1000MHz의 무선 주파수를 사용합니다. 전리층의 반사로 인해 최대 30MHz까지 전자기파가 가시선을 넘어 전파될 수 있습니다. 그러나 이 범위는 매우 시끄럽습니다(예: 아마추어 무선 통신). 30~1000MHz – 전리층은 투명하며 직접적인 가시성이 필요합니다. 안테나는 높이에 설치됩니다 (때때로 재생기가 설치됨). 라디오와 텔레비전에 사용됩니다.

2. 전자레인지 라인. 전송 속도는 최대 1Gbit/s입니다. 1000MHz 이상의 무선 주파수가 사용됩니다. 이를 위해서는 직접적인 가시성과 방향성이 높은 포물선형 안테나가 필요합니다. 재생기 사이의 거리는 10-200km입니다. 전화 통신, 텔레비전 및 데이터 전송에 사용됩니다.

3. 위성통신. 마이크로파 주파수가 사용되며 위성은 (많은 방송국에서) 재생기 역할을 합니다. 특성은 마이크로파 라인과 동일합니다.

2. 개별 통신 채널의 대역폭

개별 채널은 개별 신호를 전송하도록 설계된 수단 세트입니다.

통신 채널의 처리량은 오류가 주어진 값을 초과하지 않는 한 이론적으로 달성 가능한 최고 정보 전송 속도입니다. 정보 전송률은 단위 시간당 전송되는 평균 정보량입니다. 개별 통신 채널의 정보 전송 속도와 처리량을 계산하는 표현식을 정의해 보겠습니다.

각 기호를 전송할 때 통신 채널을 통과하는 평균 정보량은 다음 공식에 따라 결정됩니다.

I(Y, X) = I(X, Y) = H(X) – H(X/Y) = H(Y) – H(Y/X), (2)

여기서: I (Y, X) – 상호 정보, 즉 X에 비해 Y에 포함된 정보의 양; H(X) – 메시지 소스의 엔트로피 H(X/Y) – 간섭 및 왜곡의 존재와 관련된 기호당 정보의 손실을 결정하는 조건부 엔트로피입니다.

n개의 기본 심볼로 구성된 기간 T의 메시지 X T를 전송할 때, 전송된 정보의 평균 양은 상호 정보량의 대칭성을 고려하여 다음과 같습니다.

I(Y T , X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n. (4)

정보 전송 속도는 소스의 통계적 속성, 코딩 방법 및 채널 속성에 따라 달라집니다.

개별 통신 채널의 대역폭

. (5)

가능한 최대값, 즉 확률 분포 함수 p(x)의 전체 집합에 대해 함수의 최대값을 구합니다.

처리량은 채널의 기술적 특성(장비 속도, 변조 유형, 간섭 및 왜곡 수준 등)에 따라 달라집니다. 채널 용량의 단위는 , , , 입니다.

1. 커뮤니케이션 채널

통신 채널은 소스에서 수신자에게(또는 그 반대로) 메시지(데이터뿐만 아니라)를 전송하기 위한 기술 수단 및 신호 배포 매체 시스템입니다. 좁은 의미(통신 경로)로 이해되는 통신 채널은 신호 전파의 물리적 매체(예: 물리적 통신 회선)만을 나타냅니다.

통신 채널은 원격 장치 간에 신호를 전송하도록 설계되었습니다. 신호는 사용자(사람)에게 표시하거나 컴퓨터 응용 프로그램에서 사용하기 위한 정보를 전달합니다.

2 통신 채널에는 다음 구성 요소가 포함됩니다.

1) 전송 장치;

2) 수신 장치;

3) 물리적 성질이 다른 전송 매체

송신기에서 생성되어 정보를 전달하는 신호는 전송 매체를 통과한 후 수신 장치의 입력에 도달합니다. 다음으로 정보는 신호와 분리되어 소비자에게 전송됩니다. 신호의 물리적 특성은 감쇠와 왜곡을 최소화하면서 전송 매체를 통해 전파될 수 있도록 선택됩니다. 신호는 정보 전달자로서 필요하며 그 자체로는 정보를 전달하지 않습니다. 채널 통신 원격 수신자

저것들. 이(채널)은 기술적 장치(기술 + 환경)입니다.

3. 통신채널의 특성(매개변수)

1. 채널 전달 함수: AFC(진폭-주파수 응답) 형식으로 표시되며 전송된 모든 가능한 주파수에 대해 통신 채널 출력의 정현파 진폭이 입력의 진폭과 비교하여 어떻게 감쇠되는지 보여줍니다. 신호. 실제 채널의 진폭-주파수 응답을 알면 거의 모든 입력 신호에 대한 출력 신호의 모양을 결정할 수 있습니다. 이를 위해서는 입력 신호의 스펙트럼을 구하고, 그 구성 고조파의 진폭을 진폭-주파수 특성에 따라 변환한 후, 변환된 고조파를 더해 출력 신호의 형태를 찾는 것이 필요합니다. 진폭-주파수 응답을 실험적으로 확인하려면 0부터 입력 신호에서 찾을 수 있는 최대값까지 전체 주파수 범위에 걸쳐 기준(진폭이 동일) 정현파를 사용하여 채널을 테스트해야 합니다. 더욱이, 입력 정현파의 주파수는 작은 단계로 변경되어야 하며, 이는 실험 횟수가 많아야 함을 의미합니다.

2. 대역폭: 주파수 응답에서 파생된 특성입니다. 이는 입력에 대한 출력 신호의 진폭 비율이 미리 결정된 한도를 초과하는 연속적인 주파수 범위를 나타냅니다. 즉, 대역폭은 이 신호가 상당한 왜곡 없이 통신 채널을 통해 전송되는 신호 주파수 범위를 결정합니다. . 일반적으로 대역폭은 최대 주파수 응답 값에서 0.7로 측정됩니다. 대역폭은 통신 채널을 통한 정보 전송의 가능한 최대 속도에 가장 큰 영향을 미칩니다.

3. 감쇠: 특정 주파수의 신호가 채널을 통해 전송될 때 신호의 진폭 또는 전력이 상대적으로 감소하는 것으로 정의됩니다. 채널을 작동할 때 전송된 신호의 기본 주파수, 즉 고조파의 진폭과 전력이 가장 큰 주파수를 미리 아는 경우가 많습니다. 그러므로 아는 것만으로도 충분하다.

이 주파수에서의 감쇠를 통해 채널을 통해 전송되는 신호의 왜곡을 대략적으로 추정합니다. 전송된 신호의 여러 기본 고조파에 해당하는 여러 주파수의 감쇠를 알면 보다 정확한 추정이 가능합니다.

감쇠는 일반적으로 데시벨(dB) 단위로 측정되며 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

여기서 Pout은 채널 출력의 신호 전력이고, Pin은 채널 입력의 신호 전력입니다.

감쇠는 항상 특정 주파수에 대해 계산되며 채널 길이와 관련됩니다. 실제로는 "선형 감쇠"라는 개념이 항상 사용됩니다. 단위 채널 길이당 신호 감쇠(예: 감쇠 0.1dB/미터).

4. 전송 속도: 단위 시간당 채널을 통해 전송되는 비트 수를 나타냅니다. 이는 초당 비트(bit/s)와 파생 단위(Kbit/s, Mbit/s, Gbit/s)로 측정됩니다. 전송 속도는 채널 대역폭, 잡음 수준, 코딩 유형 및 변조에 따라 달라집니다.

5. 채널 잡음 내성: 간섭 조건에서 신호 전송을 제공하는 능력을 특징으로 합니다. 간섭은 일반적으로 내부(장비의 열 잡음을 나타냄)와 외부(전송 매체에 따라 다양함)로 구분됩니다. 채널의 잡음 내성은 트랜시버 장치에 내장된 수신 신호 처리를 위한 하드웨어 및 알고리즘 솔루션에 따라 달라집니다. 채널을 통한 신호 전송의 노이즈 내성은 코딩 및 특수 신호 처리를 통해 향상될 수 있습니다.

6. 동적 범위: 채널에서 전송되는 신호의 최대 전력과 최소 전력의 비율을 로그로 나타낸 것입니다.

7. 잡음 내성: 이것은 잡음 내성입니다. 소음 내성.

형질

다음과 같은 채널 특성이 사용됩니다.

소음 내성

소음 내성. 최소 신호 대 잡음비는 어디에 있습니까?

채널 볼륨

채널 볼륨은 다음 공식으로 결정됩니다.

전송된 신호가 채널을 차지하는 시간은 어디입니까?

왜곡 없이 채널을 통해 신호를 전송하려면 채널의 볼륨이 신호의 볼륨보다 크거나 같아야 합니다. . 신호 볼륨을 채널 볼륨에 맞추는 가장 간단한 경우는 부등식 , > 및 의 충족을 달성하는 것입니다. 그러나 다른 경우에도 수행할 수 있으므로 다른 매개변수를 변경하여 필요한 채널 특성을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 주파수 범위가 감소하면 대역폭이 증가할 수 있습니다.

커뮤니케이션 채널 모델

통신 채널은 수학적 모델로 설명되며, 그 작업은 출력과 입력의 수학적 모델을 정의하고 둘 사이의 연결을 설정하는 것으로 축소됩니다.

연속 채널 모델

연속 채널 모델은 가산 가우스 잡음 채널 모델, 불확정 신호 위상 및 가산 잡음 채널 모델, 기호 간 간섭 및 가산 잡음 채널 모델로 분류할 수 있습니다.

이상적인 채널 모델

이상적인 채널 모델은 간섭의 존재를 무시할 수 있을 때 사용됩니다. 이 모델을 사용할 때 출력 신호는 결정적입니다.

여기서 γ는 투과 계수를 결정하는 상수이고, τ는 일정한 지연입니다.

불확실한 신호 위상과 추가 노이즈가 있는 채널 모델

불확실한 신호 위상과 추가 노이즈가 있는 채널 모델은 임의 변수라는 점에서 이상적인 채널 모델과 다릅니다. 예를 들어 입력 신호가 협대역인 경우 신호 위상이 불확실하고 추가 노이즈가 있는 채널의 출력 신호는 다음과 같이 정의됩니다.

여기서 입력 신호는 다음 형식으로 표현될 수 있다는 점을 고려합니다.

여기서 Hilbert 변환은 임의의 위상이며 분포는 일반적으로 간격에 걸쳐 균일한 것으로 간주됩니다.

기호 간 간섭 및 추가 노이즈가 포함된 채널 모델

기호 간 간섭과 추가 노이즈가 있는 채널 모델은 채널의 위상-주파수 특성의 비선형성과 대역폭의 제한으로 인해 시간에 따른 신호 산란이 나타나는 것을 고려합니다. 예를 들어, 채널을 통해 개별 메시지를 전송할 때 출력 신호의 값은 전송된 기호뿐만 아니라 이전 또는 이후 기호에 대한 채널의 응답에 의해 영향을 받습니다. 무선 채널에서 기호 간 간섭의 발생은 무선파의 다중 경로 전파에 의해 영향을 받습니다.

개별 통신 채널 모델

이산 채널 모델을 지정하려면 입력 및 출력 코드 기호 세트와 주어진 입력에 대한 출력 기호의 조건부 확률 세트를 결정해야 합니다.

이산-연속 통신 채널 모델

이산-연속 통신 채널 모델도 있습니다.

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노트

문학

Zyuko A. G., Klovsky D. D., Korzhik V. I., Nazarov M. V.,전기통신이론 / Ed. D. D. 클로프스키. - 대학 교과서. - M .: 라디오 및 통신, 1999. - 432 p. -

소개

정보가 포함된 신호가 송신기에서 수신기로 전파되는 통신 채널, 전송 채널, 기술 장치 및 통신 경로입니다. 기술 장치(전기 신호 증폭기, 신호 인코딩 및 디코딩 장치 등)는 중간(증폭) 및 터미널 통신 지점에 배치됩니다. 전송 경로로는 유선(공중 및 케이블), 무선 및 무선 중계, 전파 등 다양한 회선이 사용됩니다. 송신기는 메시지를 신호로 변환한 다음 통신 채널의 입력에 공급합니다. 통신 채널의 출력에서 수신된 신호를 기반으로 수신기는 전송된 메시지를 재생합니다. 송신기, 통신 채널 및 수신기는 통신 시스템 또는 정보 전송 시스템을 형성합니다. 통신 채널을 포함하는 시스템의 목적에 따라 전화 채널, 오디오 방송, 텔레비전, 사진전신(팩스), 전신, 원격 측정, 원격 명령, 디지털 정보 전송이 있습니다. 통신 채널을 통해 전송되는 신호의 특성에 따라 값과 시간 측면에서 연속 채널과 이산 채널이 구분됩니다. 일반적으로 통신 채널은 많은 수의 입력과 출력을 가지며 양방향 신호 전송을 제공할 수 있습니다.

통신 신호 채널 코딩

링크

통신 채널은 원격 장치 간에 신호를 전송하도록 설계되었습니다. 신호는 사용자(사람)에게 표시하거나 컴퓨터 응용 프로그램에서 사용하기 위한 정보를 전달합니다. 통신 채널에는 다음 구성 요소가 포함됩니다.

· 전송 장치;

· 수신 장치;

· 다양한 물리적 특성을 지닌 전송 매체(그림 1).

송신기에서 생성되어 정보를 전달하는 신호는 전송 매체를 통과한 후 수신 장치의 입력에 도달합니다. 다음으로 정보는 신호와 분리되어 소비자에게 전송됩니다. 신호의 물리적 특성은 감쇠와 왜곡을 최소화하면서 전송 매체를 통해 전파될 수 있도록 선택됩니다. 채널은 정보 전달자로서 필요하며 그 자체로는 정보를 전달하지 않습니다.

그림 1.

그림 2

의사소통 채널의 분류

분류 1번: 다양한 유형의 통신 채널이 있으며 그 중 가장 일반적인 것은 유선 통신 채널(공중, 케이블, 광섬유 등)과 무선 통신 채널(대류권, 위성 등)입니다. 이러한 채널은 일반적으로 입력 및 출력 신호의 특성뿐만 아니라 신호의 페이딩 및 감쇠와 같이 채널에서 발생하는 현상에 따른 신호 특성의 변화를 기반으로 자격이 부여됩니다.

배포 매체의 유형에 따라 커뮤니케이션 채널은 다음과 같이 구분됩니다.

· 유선;

· 음향;

· 광학;

· 적외선;

· 라디오 채널.

통신 채널은 다음과 같이 분류됩니다.

· 연속(채널의 입력 및 출력에서 - 연속 신호),

· 이산 또는 디지털(채널의 입력 및 출력에서 - 이산 신호),

· 연속-이산(채널 입력에는 연속 신호가 있고 출력에는 이산 신호가 있음),

· 이산-연속(채널 입력에는 이산 신호가 있고 출력에는 연속 신호가 있음). 채널은 선형 및 비선형, 시간적 및 시공간적일 수 있습니다.

주파수 범위에 따라 통신 채널을 분류하는 것이 가능합니다. 정보 전송 시스템은 단일 채널이거나 다중 채널일 수 있습니다. 시스템 유형은 통신 채널에 따라 결정됩니다. 동일한 유형의 통신 채널에 통신 시스템이 구축된 경우 해당 이름은 채널의 일반적인 이름에 따라 결정됩니다. 그렇지 않으면 분류 기능의 세부 정보가 사용됩니다.

분류 2번(더 자세히): 사용되는 주파수 범위에 따른 분류

· 킬로미터(DV) 1~10km, 30~300kHz;

· 헥토메트릭(HW) 100-1000m, 300-3000kHz;

· 데카미터(HF) 10-100m, 3-30MHz;

· 미터(MV) 1-10m, 30-300MHz;

· UHF(UHF) 10-100cm, 300-3000MHz;

· 센티미터(SMV) 1~10cm, 3~30GHz;

· 밀리미터파(MMW) 1~10mm, 30~300GHz;

· 데시밀리미터(DMW) 0.1-1mm, 300-3000GHz.

통신 회선의 방향은 방향성입니다(다양한 도체가 사용됨): 동축, 구리 도체 기반 연선, 광섬유.

무지향성(무선 링크); 시선; 대류권; 전리층 공간; 무선 중계(데시미터 및 더 짧은 전파를 통한 재전송).

전송된 메시지 유형별: 전신; 전화; 데이터 전송; 복사.

신호 유형별: 아날로그; 디지털; 펄스.

변조 유형별(조작) 아날로그 통신 시스템에서: 진폭 변조 사용; 단측파대 변조; 주파수 변조로. 디지털 통신 시스템에서: 진폭 편이 키잉; 주파수 편이 키잉; 위상 변이 키잉; 상대 위상 변이 키잉; 톤 키잉(단일 요소는 반송파(톤)에 따라 조작된 후 더 높은 주파수에서 조작이 수행됨)

무선 신호의 기본 값에 따르면 광대역(B>> 1); 협대역(B»1).

동시에 전송되는 메시지 수 측면에서 보면 단일 채널입니다. 다중 채널(채널의 주파수, 시간, 코드 분할);

메시지 교환 방향은 일방적입니다. 양자.

메시지 교환 순서에 따라 단순 통신은 양방향 무선 통신으로, 각 무선 방송국의 송수신이 교대로 수행됩니다. 이중 통신 - 전송과 수신이 동시에 수행됩니다(가장 효율적). 반이중 통신 - 전송에서 수신으로 자동 전환하고 통신원에게 다시 질문할 수 있는 기능을 제공하는 단순 통신을 의미합니다.

전송된 정보를 보호하는 방법은 공개적인 의사소통입니다. 비공개 통신(기밀).

정보 교환의 자동화 정도에 따라 비자동화 - 라디오 방송국 제어 및 메시지 교환이 운영자에 의해 수행됩니다. 자동화 - 정보만 수동으로 입력됩니다. 자동 - 운영자의 참여 없이 자동 장치와 컴퓨터 간에 메시징 프로세스가 수행됩니다.

분류 3번(뭔가 반복될 수 있음):

목적에 따라 - 전화 - 전신 - 텔레비전 - 라디오 방송.

전송 방향별 - 단방향(한 방향으로만 전송) - 반이중(양방향으로 교대로 전송) - 이중(양방향으로 동시에 전송).

통신 회선의 특성에 따라 기계 - 유압 - 음향 - 전기(유선) - 무선(무선) - 광학이 됩니다.

통신 채널의 입력 및 출력 신호 특성에 따라 - 아날로그(연속) - 시간에 따른 이산 - 신호 레벨에 따른 이산 - 디지털(시간과 레벨 모두에서 이산).

통신 회선당 채널 수에 따라 - 단일 채널 - 다중 채널.

연결 채널

1. 의사소통 채널의 분류 및 특성

링크 신호(메시지)를 전송하도록 설계된 일련의 수단입니다.

통신 채널의 정보 프로세스를 분석하기 위해 그림 1에 표시된 일반화된 다이어그램을 사용할 수 있습니다. 1.

그림에서. 1다음 표기법이 허용됩니다. X, Y, Z, W– 신호, 메시지 ; 에프– 간섭; 오후- 통신 회선; AI, PI– 정보의 출처와 수신자 피– 변환기(코딩, 변조, 디코딩, 복조).

다양한 기준에 따라 분류할 수 있는 다양한 유형의 채널이 있습니다.

1. 통신 회선 유형별 : 열광한; 케이블, 광섬유,

전력선; 라디오 채널 등

2. 신호의 성격: 마디 없는; 이산적; 이산-연속(시스템 입력의 신호는 이산적이고 출력은 연속적이며 그 반대의 경우도 마찬가지임)

3. 소음 내성: 간섭 없는 채널; 간섭으로.

통신 채널의 특징은 다음과 같습니다.

1. 채널 용량 채널 사용 시간의 곱으로 정의됩니다. ㅋ,채널에 의해 전송되는 주파수 스펙트럼의 폭 Fk및 다이내믹 레인지 DK., 이는 다양한 신호 레벨을 전송하는 채널의 능력을 나타냅니다.

Vk= Tk Fk Dk.(1)

신호를 채널과 일치시키기 위한 조건:

VC£ Vk ; 티씨£ Tk ; 에프씨£ Fk ; VC£ Vk ; DC£ Dk.

2.정보 전송 속도 – 단위 시간당 전송된 정보의 평균 양입니다.

3. 통신채널 용량 – 오류가 주어진 값을 초과하지 않는 경우 이론적으로 달성 가능한 최고 정보 전송 속도입니다.

4. 중복성- 전송된 정보의 신뢰성을 보장합니다( 아르 자형= 0¸1).

정보 이론의 임무 중 하나는 정보 전송 속도와 통신 채널 용량이 채널 매개 변수와 신호 및 간섭 특성에 미치는 영향을 결정하는 것입니다.

통신 채널은 비유적으로 도로에 비유될 수 있습니다. 좁은 도로 - 용량은 적지만 가격이 저렴합니다. 넓은 도로 - 수용 능력은 좋지만 비용이 많이 듭니다. 대역폭은 병목 현상에 따라 결정됩니다.

데이터 전송 속도는 다양한 유형의 통신 회선이 사용되는 통신 채널의 전송 매체에 따라 크게 달라집니다.

열광한:

1. 열광한– 연선(다른 소스로부터의 전자기 복사를 부분적으로 억제함). 전송 속도는 최대 1Mbit/s입니다. 전화 네트워크 및 데이터 전송에 사용됩니다.

2. 동축 케이블.전송 속도 10–100 Mbit/s – 로컬 네트워크, 케이블 TV 등에 사용됩니다.

3.광섬유.전송 속도는 1Gbit/s입니다.

환경 1~3에서 dB 단위의 감쇠는 거리에 선형적으로 의존합니다. 즉, 기하급수적으로 전력이 떨어집니다. 따라서 재생기(증폭기)를 일정한 거리를 두고 설치해야 합니다.

무선 회선:

1. 라디오 채널.전송 속도는 100~400Kbps입니다. 최대 1000MHz의 무선 주파수를 사용합니다. 전리층의 반사로 인해 최대 30MHz까지 전자기파가 가시선을 넘어 전파될 수 있습니다. 그러나 이 범위는 매우 시끄럽습니다.(예: 아마추어 무선 통신) 30 ~ 1000MHz - 전리층은 투명하며 직접적인 가시성이 필요합니다. 안테나는 높이에 설치됩니다 (때때로 재생기가 설치됨). 라디오와 텔레비전이 사용됩니다.

2. 전자레인지 라인.전송 속도는 최대 1Gbps입니다. 1000MHz 이상의 무선 주파수가 사용됩니다. 이를 위해서는 직접적인 가시성과 방향성이 높은 포물선형 안테나가 필요합니다. 재생기 사이의 거리는 10~200km이며 전화 통신, TV 및 데이터 전송에 사용됩니다.

3. 위성 연결. 마이크로파 주파수가 사용되며 위성은 재생기(및 많은 스테이션) 역할을 합니다. 특성은 마이크로파 라인과 동일합니다.

2. 개별 통신 채널의 대역폭

개별 채널은 개별 신호를 전송하도록 설계된 수단 세트입니다.

통신채널 용량 – 오류가 주어진 값을 초과하지 않는 경우 이론적으로 달성 가능한 최고 정보 전송 속도입니다. 정보 전송 속도 – 단위 시간당 전송된 정보의 평균 양입니다. 정보 전송 속도와 개별 통신 채널의 용량을 계산하는 표현식을 정의해 보겠습니다.

각 기호를 전송할 때 평균적으로 다음 공식에 의해 결정되는 정보의 양이 통신 채널을 통과합니다.

I(Y, X) = I (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X), (2)

어디: 나는 (Y,X) –상호 정보, 즉 상호 정보에 포함된 정보의 양 와이비교적 엑스;높이(X)– 메시지 소스의 엔트로피 높이(X/Y)– 간섭 및 왜곡의 존재와 관련된 기호당 정보의 손실을 결정하는 조건부 엔트로피.

메시지를 보낼 때 XT지속 티,구성 N기본 기호, 상호 정보량의 대칭성을 고려하여 전송된 정보의 평균 양은 다음과 같습니다.

나(YT, XT)= H(XT) – H(XT/YT) = H(YT) – H(YT/XT) = n . (4)

정보 전송 속도는 소스의 통계적 속성, 코딩 방법 및 채널 속성에 따라 달라집니다.

개별 통신 채널의 대역폭

가능한 최대값, 즉 확률 분포 함수 p의 전체 집합에 대해 함수의 최대값을 구합니다. (엑스).

처리량은 채널의 기술적 특성(장비 속도, 변조 유형, 간섭 및 왜곡 수준 등)에 따라 달라집니다. 채널 용량의 단위는 , , , 입니다.

2.1 간섭 없는 개별 통신 채널

통신 채널에 간섭이 없으면 채널의 입력 및 출력 신호는 명확한 기능적 관계로 연결됩니다.

이 경우 조건부 엔트로피는 0과 같고 소스와 수신기의 무조건 엔트로피는 같습니다. 전송된 기호에 비해 수신된 기호의 평균 정보량은 다음과 같습니다.

I(X, Y) = H(X) = H(Y); H(X/Y) = 0.

만약에 HT– 시간당 문자 수 티, 간섭이 없는 개별 통신 채널에 대한 정보 전송 속도는 다음과 같습니다.

어디 V= 1//> – 한 기호의 평균 전송 속도.

간섭 없는 개별 통신 채널의 처리량

왜냐하면 최대 엔트로피는 동일 확률 기호에 해당하며 전송된 기호의 균등 분포 및 통계적 독립성을 위한 처리량은 다음과 같습니다.

채널에 대한 Shannon의 첫 번째 정리: 소스에서 생성된 정보의 흐름이 통신 채널의 용량에 충분히 가까운 경우, 즉

/> , 여기서 />는 임의로 작은 값이고,

그러면 모든 소스 메시지의 전송을 보장하는 코딩 방법을 항상 찾을 수 있으며 정보 전송 속도는 채널 용량에 매우 가깝습니다.

정리는 코딩을 수행하는 방법에 대한 질문에 대답하지 않습니다.

예시 1.소스는 확률이 있는 3개의 메시지를 생성합니다.

피1 = 0,1; 피2 = 0.2 및피3 = 0,7.

메시지는 독립적이며 균일한 이진 코드( 중= 2 ) 기호 지속 시간은 1ms입니다. 간섭 없이 통신 채널을 통한 정보 전송 속도를 결정합니다.

해결책:소스 엔트로피는 다음과 같습니다.

/> [비트/초].

3개의 메시지를 동일한 코드로 전송하려면 두 자리 숫자가 필요하며 코드 조합 기간은 2t입니다.

평균 신호 전송 속도

V=1/2 티 = 500 .

정보 전송 속도

씨= vH= 500 × 1.16 = 580[비트/초].

2.2 간섭이 있는 개별 통신 채널

메모리가 없는 개별 통신 채널을 고려해 보겠습니다.

메모리가 없는 채널 이전에 어떤 신호가 전송되었는지에 관계없이 전송된 각 신호 심볼이 간섭의 영향을 받는 채널입니다. 즉, 간섭은 기호 사이에 추가적인 상관 연결을 생성하지 않습니다. "메모리 없음"이라는 이름은 다음 전송 중에 채널이 이전 전송 결과를 기억하지 못하는 것 같다는 의미입니다.

간섭이 있는 경우 수신된 메시지 기호에 포함된 평균 정보량 – 와이, 전송된 것과 관련하여 – 엑스같음:

/> .

메시지 기호의 경우 XT_{지속 _{티,
구성 N기본 기호 수신된 기호 메시지에 포함된 정보의 평균 양 – YT전송된 내용에 관해 - XT같음:}}

I(YT,XT) = H(XT) – H(XT/YT) = H(YT) –H(YT/XT) = n = 2320bps

간섭으로 인한 연속 채널의 용량은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

=2322bps.

피크 전력 제한이 있는 추가 가우스 잡음이 있는 메모리가 없는 연속 채널의 정보 용량이 평균 전력 제한 값이 동일한 동일한 채널의 정보 용량보다 크지 않다는 것을 증명해 보겠습니다.

대칭 균일 분포에 대한 수학적 기대값/>

대칭 균일 분포에 대한 평균 제곱

대칭 균일 분포를 위한 분산

이 경우 균일하게 분산된 프로세스의 경우 />.

균일한 분포를 갖는 신호의 미분 엔트로피

정규 분포 과정과 균일 분포 과정의 미분 엔트로피 간의 차이는 분산 값과 무관합니다.

/> = 0.3비트/카운트

따라서 정규 분포를 갖는 프로세스에 대한 통신 채널의 처리량과 용량은 균일한 분포보다 높습니다.

통신 채널의 정의 가능한 용량(볼륨)

Vk= TkCk= 10 × 60 × 2322 = 1.3932Mbit.

채널 운영 10분 동안 전송할 수 있는 정보의 양을 구해보자

/>10× 60× 2322=1.3932Mbit.

작업

1. 알파벳으로 구성된 메시지가 통신채널을 통해 전송됩니다. 엑스1, 엑스2 _{그리고 엑스3
확률로 피(엑스1
)=0,2;
피(엑스2)
=0,3
_{그리고 피(엑스3
)=0,5
.}}

채널 매트릭스의 형식은 다음과 같습니다.

/> 동시에 />.

계산하다:

1. 정보 소스의 엔트로피 시간(엑스) 그리고 수신기 시간(와이) .

2. 일반 및 조건부 엔트로피 시간(와이/ 엑스).

3. 전송 중 채널의 정보 손실 에게문자( k = 100).

4. 전송 시 수신되는 정보의 양 에게문자.

5. 정보 전송 속도, 한 문자의 전송 시간인 경우 티= 0.01ms.

2. 알파벳 문자는 통신 채널을 통해 전송됩니다. 엑스1 , 엑스2 , 엑스3 그리고 엑스4 확률로 />. 간섭의 영향이 채널 행렬로 설명되는 경우 300개 심볼을 전송하는 동안 수신된 정보의 양을 결정합니다.

3. 채널 행렬의 형식이 다음과 같은 경우 알파벳의 동일한 확률 문자를 전송할 때 통신 채널에서 정보 손실을 결정합니다.

한 심볼의 전송 시간이 다음과 같은 경우 정보 전송 속도를 결정합니다. 티= 0.001초

4. 원본 알파벳 1000자를 전송할 때 정보 손실 여부를 확인합니다. 엑스1 , 엑스2 그리고 엑스3 확률로 피/> =0,2; 피/> =0,1 그리고 피(/>)=0,7 , 채널 내 간섭의 영향이 채널 행렬로 설명되는 경우:

5. 소스 출력에 심볼이 나타날 확률이 다음과 같은 경우 600개의 심볼을 전송할 때 수신된 정보의 양을 결정합니다. 엑스/> 전송 중 간섭의 영향은 채널 행렬로 설명됩니다.

6. 알파벳 기호로 구성된 메시지는 통신 채널을 통해 전송되며 />, 알파벳 기호가 나타날 확률은 동일합니다: />

통신 채널은 다음 채널 매트릭스로 설명됩니다.

한 심볼의 전송 시간이 경우 정보 전송 속도 결정 /> ms.

7. 신호는 통신 채널을 통해 전송됩니다. 엑스1 , 엑스2 그리고 엑스3 확률로 피/> =0,2; 피/> =0,1 그리고 피(/>)=0,7. 채널의 간섭 효과는 채널 행렬로 설명됩니다.

총 조건부 엔트로피와 신호에 해당하는 정보 손실의 비율을 결정합니다. 엑스1 (부분 조건부 엔트로피).

8. 알파벳 문자는 통신 채널을 통해 전송됩니다. 엑스1 , 엑스2 , 엑스3 그리고 엑스4 확률로 />.

채널의 간섭은 채널 매트릭스에 의해 지정됩니다.

한 기호의 전송 시간이 다음과 같은 경우 통신 채널의 용량을 결정합니다. 티= 0.01초

500개의 심볼을 전송할 때 수신된 정보의 양을 결정합니다. 수신기 입력에서 심볼이 나타날 확률은 다음과 같습니다. 와이/>와 동일하며 전송 중 간섭의 영향은 채널 행렬로 설명됩니다.

서지

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