Г Л А В А 5

ХАРАКТЕРИСТИКИ И МОДЕЛИ КАНАЛОВ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

5.1. Общие сведения о каналах передачи информации

Во введении 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.

Классификация каналов передачи информации возможна с использованием различных признаков. В зависимости от назначения информационной системы каналы делят на телеграфные, фототелеграфные, телефонные, звукового вещания, передачи данных, телевизионные, телеметрические, смешанные и т.д. В зависимости от характера физической среды, в которой распространяются сигналы, выделяют: радиоканалы (в частности, космические каналы) и каналы проводной связи (воздушные, кабельные, волоконно-оптические линии связи, проводные СВЧ-тракты и т.д.). В 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 x, y, z). Такие сигналы называются полями.

При использовании электрических сигналов для передачи информации более существенна классификация каналов по диапазону рабочих частот, так как именно этот факт 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, так как на более высоких частотах в этих линиях сильно сказывается мешающее действие аддитивных помех и резко возрастает затухание на линии.

При передаче сигналов по радиоканалам применяются частоты от 310³ до 310¹² Гц. Этот диапазон принято в соответствии с десятичной классификацией подразделять следующим образом (см. табл. 5.1).

Таблица 5.1

Наименование волн	Диапазон волн	Наименование частот	Диапазон частот
Декакилометровые (сверхдлинные, СДВ)	100÷10 км	ОНЧ очень низкие	3÷30 кГц
Километровые (длинные, ДВ)	10÷1 км	НЧ низкие	30÷300 кГц
Гектометровые (средние, СВ)	1000÷100 м	СЧ средние	300÷3000 кГц
Декакилометровые (короткие, КВ)	100÷10 м	ВЧ высокие	3÷30 МГц
Метровые (ультракороткие, УКВ)	10÷1 м	ОВЧ очень высокие	30÷300 МГц
Дециметровые	100÷10 см	УВЧ ультравысокие	300÷3000 МГц
Сантиметровые	10÷1 см	СВЧ сверхвысокие	3÷30 ГГц
Миллиметровые	10÷1 мм	КВЧ крайневысокие	30÷300 ГГц
Децимиллиметровые	1÷0.1 мм	ГПЧ гипервысокие	300÷3000 ГГц

В таблице в скобках указаны нестандартные, но используемые названия диапазонов волн. Диапазон децимиллиметровых волн уже вплотную подходит к диапазону инфракрасных волн. В настоящее время благодаря созданию и повсеместному внедрению оптических квантовых генераторов (лазеров) оптический диапазон. В волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) используются частоты порядка 10¹⁴ Гц (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 других 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-непрерывными, 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.

Рис. 5.1. Структурная схема канала передачи информации

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.