Математические модели каналов связи и их классификация

Канал - это комплекс технических средств, обеспечивающий передачу сигналов от передатчика к приемнику. В состав канала входит каналообразующая аппаратура, осуществляющая сопряжение выходного и входного сигналов соответственно передатчика и приемника с линией связи, и самой линии связи. Основное назначение канала связи – это перенос сигнала во времени и в пространстве.

Линией связи называется среда, используемая для передачи сигнала от передатчика к приемнику. Это может быть, например: пара поводов, коаксиальный кабель, область распространения радиоволн, световод и т.д. Обычно входными и выходными сигналами линии связи является сигналы типа один, т.е. непрерывный. Вместе с тем на входе и выходе канала могут присутствовать сигналы и других типов. Канал называется дискретным, если на его входе и выходе присутствуют сигналы дискретные по уровню. Если сигналы на входе и выходе канала непрерывны по времени, то он называется непрерывным. В общем случае в процессе передачи в канале сигнал искажается шумом.

Стационарный канал связи – не меняющий свои параметры с течением времени, нестационарный – если с течением времени некоторые или же все параметры канал изменяются. Обычно не рассматриваются из-за их сложности, и апроксимируются к стационарному каналу.

В качестве математических моделей выступают описания носителя сигнала в среде:

Телеграфный, телефонный:

Телевизионный (он же радио сигнал) – распространение ЭМ волн.: , где - вектор распространения волны, v – скорость, и - вектора напряженностей электрического и магнитного полей.

Радиорелейные виды связи: те же радиоволны, но они имеют четкую направленность, а не распространяются во все стороны. Обеспечивают высокую помехоустойчивость, почти не зависят от погоды.

Спутниковая связь – разновидность радиорелейной. Используется как ретранслятор и иногда как усилитель.

Важная задача при конструировании канала передачи – анализ искажения. Искажения характеризуются амплитудными и фазовыми характеристиками канала. Для анализа этого надо иметь математическое описание канала. В упрощенном виде можно представить в виде черного ящика. Считается, что у канала есть оператор L и при этом: y(t) = L{x(t)}. Как правило, L нелинейный.

В зависимости от L различают:

· Стационарные

· Нестационарные

· Инерционные

· Безынерционные

· Линейные

· Нелинейные

· Детерминированные

· Недетерминированные

У этих каналов различное мат. ожидание.

Анализ канала связи = анализ искажения сигналов + анализ влияния помех.