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關于通信信道的概念

瀏覽:11574  來源:通信人在線  日期:2020-03-02

1、狹義的信道與廣義的信道

“通信信道”(Communication Channel)是以傳輸媒質為基礎的信號通路的通稱,簡言之,信道是信號的傳輸通道。狹義的信道僅涉及傳輸媒質的特性和外界環境;廣義的信道將包括與傳輸有關的設備在內,如變換裝置、發送設備、接收設備、調制解調器等,有時還應包括饋線、天線。

2、有線信道與無線信道

根據信道使用的媒質不同,可以把信道分為有線信道與無線信道兩類,即為狹義信道。有線信道包括對稱電纜(最常見的是雙紋線)、同軸電纜和光纜等。而無線信道通常又可包括:短波電離層反射傳播(此時電離層應理解為中繼設備,而不是傳輸信道)、超短波或微波視距傳播、衛星信道(同樣,此處衛星也是中繼器)以及各種散射傳播信道等。

3、模擬信道和數字信道

按信道內傳輸的信號的性質不同,又可以把信道分為模擬信道和數字信道。模擬信道質量的好壞用信號在傳輸過程中發生的失真及輸出信噪比來衡量;數字信道的特性則用平均誤碼率及誤碼序列的統計特性來描述。

4、調制信道和編碼信道

下圖1為廣義信道模型,它把廣義信道定義為“調制信道”和“編碼信道”。該模型的基本思路是:以調制解調器為參考點來劃分信道的,采用哪個信道模型來討論問題,取決于對觀察點的界定。一對調制解調器間的信道稱為調制信道,是對調制器輸出至解調器輸入間媒質本身的特性、收發設備的變換(如光/電轉換)和外界干擾對已調信號的干擾的抽象。而在調制解調器之外的編碼器輸出至解碼器輸入之間的信道稱為編碼信道,是對其間各種變換功能(如調制與解調、光電轉換等)的抽象,這種變換功能的結果將反映在編碼信道在輸出端(即解碼器輸入端)所產生的誤碼率上。應當特別注意的是,按照這種定義法,編碼信道不包括編解碼器,調制信道不包括調制解調器。因此,編碼信道是編碼器所使用的信道;而調制信道是調制解調器使用的信道。

4:兩種廣義信道:調制信道與編碼信道

如果將圖4中的模型稍加改造,將調制解調器劃入調制信道也許更容易理解。調制解調器也可以像收/發變換器一樣,看做信道內的一種變換功能。這樣一來,調制信道成為與調制有關的信道,也避免了編碼信道中包含調制解調器這樣費解的成分,而不包含調制信道的編碼信道就可直接與基帶傳輸信道相對應。

該模型與實際的通信系統間的映射關系就不夠明確。筆者認為對該模型必須作允許“零”功能的假設,即討論不同的通信方式時,模型中部分功能方框可能局部消失或為“零”。例如,討論數字基帶傳輸系統時,圖4中的編碼信道中的調制解調器功能就蛻化為“零”,因為它不需要使用調制解調器而直接進行基帶信號的傳輸。又如,非光纖通信的調制信道中的收/發變換功能也應當簡化為“零”。當然,零功能的出現不會影響我們對信道的討論。

有一點還應當指出,圖4中編碼器的輸出是指信道信號編碼輸出,它與表達信息的數字基帶信號(即信息代碼波形)并不一定相同。如果不同,還需要進行兩種編碼間的變換,這就是所謂基帶調制解調器的功能(不包括在圖4功能之中)。如果兩種編碼相同,即成為數字基帶傳輸系統。

5、恒參信道和變參信道

調制信道又分為恒參信道和變參(或隨參)信道。信道傳輸函數不隨時間變化的稱為恒參信道;信道傳輸函數隨時間變化的稱為變參信道。雖然大多數實際信道并非嚴格意義下的恒參,但一般視作恒參信道對待,如有線電纜、光纖、波導、微波、光波視距通信、中長波地表波通信等信道。而短波通信信道則為變參信道

6、有記憶信道和無記憶信道

編碼信道又分為有記憶信道和無記憶信道。因為編碼信道傳送的數字序列是一隨機過程,如果前后碼元的接受概率存在關聯性則稱之為有記憶編碼信道,否則就稱為無記憶編碼信道。

7、離散信道和連續信道

從信息論的觀點來看,信道可以概括為離散信道和連續信道。離散信道的輸入與輸出信號的時間函數都只取離散值;而連續信道的輸入與輸出信號的時間函數則取連續值。離散信道與前面討論的編碼信道模型相對應,其數學模型用轉移概率來表示;連續信道則與調制信道模型相對應,其數學模型用時變線性網絡來表示。這里應當特別注意的是:討論信道是離散的還是連續時,是針對信道的輸入與輸出的外部特征而言的,這與信道內傳輸的信號進行頻譜分析時,所討論的頻譜功率函數是否具有連續譜與離散譜完全不同。另外,以隨機脈沖序列為信號波形特點的數字基帶信號的功率頻譜中既可能有離散頻譜分量也可能有連續頻譜分量。

小結:

信道是信號的通道,因此總是按照信號通過系統的方法去研究它。當然作為通信系統又有一些它自己的特點,這些一般的特性對任何的通信系統都是適用的,主要表現在以下7方面:線性系統、噪聲系統、距離受限系、具頻帶受限系統、功率受限系統和時延性,體詳見下表。

表:信道一般特性的表現

欲更多了解信道相關知識的請進入信道噪聲概念信道編碼

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