Швидкість передачі вимірювальної інформації визначає ефективність системи зв'язку, що входить до вимірювальної системи.

Спрощена схема вимірювальної системипоказано на рис.175.

Зазвичай первинний вимірювальний перетворювач перетворює вимірювану величину електричний сигнал X (t),який потрібно передати по канал зв'язку.Залежно від того, що є каналом зв'язку (електричний провід або кабель, світловод, водне середовище, повітряний або безповітряний простір) носіями вимірювальної інформації можуть бути електричний струм, промінь світла, звукові коливання, радіохвилі тощо. Вибір носія є першим етапом узгодження сигналу з каналом.

Узагальненими характеристиками каналу зв'язку є часТ до, в протягом якого він надано для передачі вимірювальної інформації, ширина смуги пропускання F до і динамічний діапазонН к, під яким розуміють ставлення допустимої потужності в каналі до потужності неминуче присутніх у каналі перешкод, виражене децибелах. твір

називається ємністю каналу.

Аналогічними узагальненими характеристиками сигналу є часТ с, протягом якого відбувається передача вимірювальної інформації, ширина спектра F c і динамічний діапазонН c - виражене децибелах відношення найбільшої потужності сигналу до тієї найменшої потужності, яку необхідно відрізняти від нуля при заданій якості передачі. твір

називається об'ємом сигналу.

Геометрична інтерпретація введених уявлень показано на рис. 176.

Умовою узгодження сигналу з каналом, що забезпечує передачу вимірювальної інформації без втрат та спотворень за наявності перешкод, є виконання нерівності

коли обсяг сигналу повністю "вписується" в ємність каналу. Однак умова узгодження сигналу з каналом може виконуватися і тоді, коли деякі (але не всі) останні нерівності не виконуються. У цьому випадку виникає необхідність так званих обмінних операцій,при яких відбувається як би "обмін" тривалості сигналу на ширину спектра, або ширини спектра на динамічний діапазон сигналу і т.п.

Приклад 82.Сигнал, що має ширину спектра 3 кГц, необхідно передати каналом, смуга пропускання якого 300 Гц. Це можна зробити, записавши його попередньо на магнітну стрічку та відтворюючи при передачі зі швидкістю в 10 разів меншою за швидкість запису. При цьому всі частоти вихідного сигналу зменшаться в 10 разів, і в стільки разів збільшиться час передачі. Прийнятий сигнал також потрібно буде записати на магнітну стрічку. Відтворюючи його потім зі швидкістю в 10 разів більшою, можна буде відтворити вихідний сигнал.

Аналогічним чином можна за короткий час передати тривалий сигнал, якщо смуга пропускання каналу ширша за спектр сигналу.

У каналах з адитивними некорельованими перешкодами

де Р c і Р п - відповідно потужності сигналу та перешкод. При передачі електричних сигналів відношення

можна розглядати як кількість рівнів квантування сигналу, що забезпечують безпомилкову передачу. Дійсно, при обраному кроці квантування сигнал будь-якого рівня через вплив перешкод не може бути прийнятий за сигнал сусіднього рівня. Якщо тепер уявити сигнал сукупністю миттєвих значень, взятих відповідно до теореми В.А. Котельникова через проміжки часу D t= ,

то кожен із цих моментів часу він відповідатиме одному з рівнів, тобто. може мати одне з прівноймовірних значень, що відповідає ентропії

Після реєстрації приймальним пристроєм одного з рівнів фіксований момент часу ентропія (апостеріорна) виявиться рівною 0, а квант інформації (кількість інформації, переданої в дискретний момент часу)

Оскільки весь сигнал передається N = 2 F c T c квантами, то кількість інформації, що міститься в ньому

прямо пропорційно до обсягу сигналу. Для передачі цієї інформації за час Т до необхідно забезпечити швидкість передачі

Якщо сигнал з каналом узгоджено і Т с = Т к; F c = F к,то

Це формула К. Шеннона для граничної пропускної спроможності каналуВона встановлює максимальну швидкістьбезпомилкової передачі інформації. При Т c< T к скорость может быть меньшей, а при Т с >T можливі помилки.

Залежність граничної пропускну здатністьканалу від відношення сигнал/перешкода при кількох значеннях ширини смуги пропускання показано на рис. 177. Характер цієї залежності різний при великих та малих відносинах

тобто. залежність пропускної спроможності каналу від відношення сигнал/перешкода логарифмічна.

Якщо «1, то незважаючи на те, що Р п» Р c , безпомилкова передача можлива, але з дуже малою швидкістю. У цьому випадку справедливе розкладання

у якому можна обмежитися першим членом. З огляду на те, що log e = 1,443, отримаємо

Таким чином, при малих відносинах сигнал/перешкода залежність пропускної здатності від відношення сигнал/перешкода лінійна.

Залежність пропускної спроможності від ширини смуги пропускання каналу в реальних системах складніша, ніж просто лінійна. Від лінії пропускання каналу залежить потужність шумової перешкоди на вході приймального пристрою. Якщо спектр перешкод рівномірний, то

де G - спектральна густина потужності перешкоди, тобто. потужність перешкоди, що припадає на одиницю смуги частот. Тоді

Потужність сигналу можна виразити через таку ж спектральну густину, якщо ввести в розгляд еквівалентнусмугу частот F е:

Розділивши обидві частини цього виразу на F е, отримаємо:

Характер цієї залежності показано на рис. 178. Важливо відзначити, що зі збільшенням смуги пропускання каналу його пропускна здатність не збільшується безмежно, а прагне до певної межі . Це пояснюється посиленням шуму в каналі та погіршенням відношення сигнал/шум на вході приймального пристрою. Межа, до якої зі зростанням F до прагне можна визначити, скориставшись при великих F до вже відомим розкладанням логарифмічної функції в ряд. Тоді, якщо

Таким чином, максимальне значення, якого прагне гранична пропускна здатність каналу зі зростанням його ширини смуги пропускання, пропорційно відношенню потужності сигналу до потужності перешкод, що припадає на одиницю смуги частот. Звідси, очевидно, випливає наступний практичний висновок: збільшення граничної пропускної спроможності каналу потрібно збільшувати потужність передавального пристрою і використовувати приймальний пристрій з мінімальним рівнем шумів на вході.

Поряд з ефективністю другим найважливішим показником якості системи зв'язку є завадостійкість. При передачі вимірювальної інформації в аналоговій формі вона оцінюється за відхиленням прийнятого сигналу від переданого. Перешкодостійкість дискретних каналів зв'язку ймовірністю помилкиРош (відношенням числа помилково прийнятих знаків до загального числа переданих) і пов'язана з нею залежністю

Якщо, наприклад, Рош = 10 -5 , то æ = 5; якщо Рош = 10 -6 , то æ = 6.

Ефективним способомпідвищення перешкодостійкості при передачі вимірювальної інформації в аналоговій формі та некорельованих перешкодах є накопичення.Сигнал передається кілька разів і при когерентному складанні всіх прийнятих для реалізації його значення у відповідні моменти часу підсумовуються, у той час як перешкода в ці моменти часу, будучи випадковою, частково компенсується. В результаті відношення сигнал/перешкода збільшується, стійкість до перешкод підвищується. Аналогічно ідея накопичення реалізується під час передачі вимірювальної інформації дискретним каналом.

Приклад 83. Нехай характер перешкоди така, що вона може бути прийнята за сигнал (тобто 0 може бути прийнятий за 1). При передачі кодом Бодо комбінація 01001 тричі прийнята у вигляді:

Якщо суматором є пристрій, що не спрацьовує при появі хоча б одного нуля в стовпці, комбінація буде прийнята правильно за умови, що кожен нуль хоча б раз був прийнятий правильно.

Якщо за однієї передачі можливість незалежних помилок позначити через Р ош, то після N -кратного повторення передачі вона дорівнюватиме Рош. Отже, завадостійкість після Nповторних передач

де æ - завадостійкість при одноразовій передачі. Таким чином, стійкість до перешкод при накопиченні зростає в число повторень раз.

Одним із способів підвищення перешкодостійкості є також застосування коригувальних кодів.

Підвищення завадостійкості досягається за рахунок збільшення надмірності, а в більш загальному плані - за рахунок збільшення обсягу сигналу при тій кількості вимірювальної інформації. У цьому повинна зберігатися умова узгодження сигналу з каналом. За виконання цієї умови і Т c = Т до; Н с = Н до передача вимірювальної інформації за допомогою амплітудно-модульованого високочастотного коливання є більш стійкою перешкодою, ніж безпосередня передача сигналу, тому що у випадку, наприклад, тональної модуляції займає вдвічі більшу смугу частот. У свою чергу застосування глибокої частотної або фазової модуляції, завдяки розширенню спектру, ще більше підвищує стійкість до перешкод системи зв'язку. У цьому сенсі перспективним є застосування не простихсигналів, у яких

F з Т з ≈ 1,

а складних,для яких

До них відносяться імпульсні сигнали з високочастотним заповненням та частотною модуляцією або фазовою маніпуляцією несучих коливань та ін.

Вимоги ефективності та завадостійкості систем зв'язку є суперечливими. Вони спонукають з одного боку зменшувати, а з іншого - збільшувати об'єм сигналу, не порушуючи умови погодження його з каналом і не змінюючи кількості інформації, що міститься в ньому. Задоволення цих вимог передбачає синтез оптимальних технічних рішень.

Сигнал - Фізичний процес, що відображає повідомлення. У технічні системинайчастіше використовуються електричні сигнали. Сигнали зазвичай є функціями часу.

1. Класифікація сигналів

Сигнали можна класифікувати за різними ознаками:

1. Безперервні ( аналогові) - сигнали, що описуються безперервними функціями часу, тобто. приймають безперервну множину значень на інтервалі визначення. Дискретні - описуються дискретними функціями часу тобто. приймають кінцеве безліч значень інтервалі визначення.

Детерміновані - сигнали, що описуються детермінованими функціями часу, тобто. значення яких визначено будь-якої миті часу. Випадкові - описуються випадковими функціями часу, тобто. значення яких у будь-який час є випадковою величиною. Випадкові процеси (СП) можна класифікувати на стаціонарні, нестаціонарні, ергодичні та неергодичні, а також гаусові, марківські і т.д.

3. Періодичні - сигнали, значення яких повторюються через інтервал, що дорівнює періоду

x (t) = x (t+nT),де n= 1,2,..., ¥; T -період.

4. Kаузальні - сигнали, що мають початок у часі.

5. Фінітні - сигнали кінцевої тривалості та рівні нулю поза інтервалом визначення.

6. Когерентні - Сигнали, що збігаються у всіх точках визначення.

7. Ортогональні - Сигнали протилежні когерентним.

2. Характеристики сигналів

1. Тривалість сигналу ( час передачі) Т с- інтервал часу, протягом якого існує сигнал.

2. Ширина спектру F c- діапазон частот, у яких зосереджена основна потужність сигналу.

3. База сигналу - добуток ширини спектра сигналу з його тривалість.

4. Динамічний діапазон D c -логарифм відносини максимальної потужностісигналу - P maxдо мінімальної - P min(Мінімально-розрізни-мая на рівні перешкод):

DC = log (P max / P min).

У виразах, де можуть бути використані логарифми з будь-якою основою, основа логарифму не вказується.

Як правило, основа логарифму визначає одиницю виміру (наприклад: десятковий - [Біл], натуральний - [Непер]).

5. Об'єм сигналу визначається співвідношенням V c = T c F c D c .

6. Енергетичні характеристики: миттєва потужність - P(t);середня потужність - P порівнта енергія - E.Ці характеристики визначаються співвідношеннями:

P (t) =x 2 (t); ; (1)

де T =t max -t min.

3. Математичні моделі випадкових сигнлів

Детерміноване, тобто. заздалегідь відоме повідомлення, не містить інформації, т.к одержувачу заздалегідь відомо, яким буде переданий сигнал. Тому сигнали мають статистичний характер.

Випадковий (стохастичний, імовірнісний) процес – процес, який описується випадковими функціями часу.

Випадковий процес Х(t)може бути представлений ансамблем невипадкових функцій часу x i (t),званих реалізаціями чи вибірками (див. рис.1).

Рис.1. Реалізації випадкового процесу X(t)

Повною статистичною характеристикою випадкового процесу є n -мірна функція розподілу: F n (x 1, x 2, ..., x n; t 1, t 2, ..., t n),або щільність ймовірності f n (x 1, x 2, ..., x n; t 1, t 2, ..., t n).

Використання багатовимірних законів пов'язане з певними труднощами,

Закони розподілу є вичерпними характеристиками випадкового процесу, але випадкові процеси можуть бути досить повно охарактеризовані і за допомогою так званих числових характеристик (початкових, центральних і змішаних моментів). При цьому найчастіше використовуються такі характеристики: математичне очікування(Початковий момент першого порядку)

середній квадрат (початковий момент другого порядку)

дисперсія (центральний момент другого порядку)

кореляційна функція, яка дорівнює кореляційному моменту відповідних перерізів випадкового процесу

При цьому справедливе таке співвідношення:

Стаціонарні процеси - процеси, у яких числові показники залежить від часу.

Ергодичні процеси - процес, у яких результати усереднення і з множини збігаються.

Гаусові процеси - процеси із нормальним законом розподілу:

Цей закон грає винятково важливу роль у теорії передачі сигналів, оскільки більшість перешкод є нормальними.

Відповідно до центральної граничної теореми більшість випадкових процесів є гаусовими.

М арківський процес - Випадковий процес, у яких ймовірність кожного наступного значення визначається тільки одним попереднім значенням.

4. Форми аналітичного опису сигналів

Сигнали можуть бути представлені у часовій, операторній або частотній області, зв'язок між якими визначається за допомогою перетворень Фур'є та Лапласа (див. рис.2).

Перетворення Лапласа:

Перетворення Фур'є:

Рис.2 Області подання сигналів

При цьому можуть бути використані різні форми подання сигналів з функцій, векторів, матриць, геометричне і т.д.

При описі випадкових процесів у часовій області використовується так звана кореляційна теорія випадкових процесів, а при описі в частотній області - спектральна теорія випадкових процесів.

З урахуванням парності функцій

можна записати висловлювання для кореляційної функції R x (t)та енергетичного спектру (спектральної щільності) випадкового процесу S x (w),які пов'язані перетворенням Фур'є або формулами Вінера - Хінчина

5. Геометричне подання сигналів та їх характеристик

Будь-які n -чисел можна подати у вигляді точки (вектора) в n-мірному просторі, віддаленому від початку координат на відстані D,

де . ( 13)

Сигнал тривалістю T зта шириною спектру F з, відповідно до теореми Котельникова визначається Nвідліками, де N = 2F c T c.

Цей сигнал може бути точкою в n - мірному просторі або вектором, що з'єднує цю точку з початком координат .

Довжина цього вектора (норма) дорівнює:

де x i = x (nDt) -значення сигналу на момент часу t = n.Dt.

Допустимо: X- Передане повідомлення, а Y- Приймається. У цьому вони можуть бути представлені векторами (рис.3).

X1, Y1

0 a1 a2 x1 y1

Рис.3. Геометрична виставасигналів

Визначимо зв'язок між геометричним і фізичним поданням сигналів. Для кута між векторами Xі Yможна записати

cosg =cos (a 1 -a 2) =cosa 1cosa 2 +sina 1sina 2 =

Узгодження сигналу з каналом зв'язку необхідно підвищення швидкості передачі вимірювальної інформації без втрат і спотворень за наявності перешкод.

Вибір носія першим етапом узгодження сигналу з каналом. Носії вимірювальної інформації можуть бути: електричний струм, промінь світла, звукові коливання, радіохвилі тощо.

Узагальненими характеристиками каналу зв'язкує:

¾ час Тдо, протягом якого канал надано передачі вимірювальної інформації;

¾ ширина смуги пропускання Fдо каналу;

¾ динамічний діапазон Ндо - це відношення допустимої потужності ( Рз+ Рд) у каналі до потужності перешкод Рп у каналі, виражене децибелах.

Тут Рс, Рп – потужності сигналу та перешкод.

твір Vдо = Тдо * Fдо * Ндо – називається ємністю каналу.

Узагальненими характеристиками сигналує:

¾ час Тс, протягом якого відбувається передача вимірювальної інформації;

¾ ширина спектру Fс;

¾ динамічний діапазон Нс – це виражене в децибелах відношення найбільшоюпотужності сигналу до тієї найменшоюпотужності, яку необхідно відрізняти від нуля за заданої якості передачі.

твір Vс = Тз * Fз * Нс – називається ємністю сигналу.

Умовою узгодження сигналу з каналом, що забезпечує передачу вимірювальної інформації без втрат та спотворень за наявності перешкод, є виконання нерівності:

Vз £ Vдо

У найпростішому випадку ця нерівність виконується при:

Тз £ Тдо

Fз £ Fдо

Hз £ Hдо,

тобто. коли обсяг сигналу повністю "вписується" в ємність каналу.

Однак умова узгодження сигналу з каналом може виконуватися і тоді, коли деякі (але не всі) останні нерівності не виконуються. У цьому випадку виникає необхідність так званих обмінних операцій, у яких відбувається хіба що “обмін” тривалості сигналу на ширину його спектра, чи ширини спектра на динамічний діапазон сигналу тощо.

67. Методи оптимізації програм перевірок об'єкта діагностики. Метод "час-ймовірність". Метод половинного розбиття (два випадки реалізації). Комбінований метод.

Метод "час - ймовірність":

– застосовується, якщо відомий час, необхідний для перевірки окремих вузлів системи та оцінка ймовірності появи несправностей у цих вузлах у вигляді відносної частоти відмов цих вузлів.

Для мінімізації часу відшукання несправності вузли, що перевіряються (а в більш загальному випадку – можливі причининесправності) ранжують у порядку збільшення відношення Т i / P i, де T i- Час перевірки наявності i- ой причини несправності вузла або несправності i - ого вузла; P i- Імовірність i- ой причини несправності або виходу з ладу i - ого вузла;

Перевірки дозволяють у порядку збільшення цього відношення (великі P iта малі T i), тобто, починаючи з найімовірніших причин відмов. (Тим самим, зменшується мінімально необхідна кількість процедур пошуку, отже, зменшується час діагностики).

Недоліки методу "час - ймовірність":

Необхідність мати апріорні відомості про можливість окремих несправностей;

Швидко виявляються лише найпоширеніші несправності, але в пошук малоймовірних несправностей витрачається багато часу;

Інформація, отримана у процесі перевірки кожного вузла, під час перевірки інших вузлів не враховується, оскільки передбачається, що це вузли працюють незалежно друг від друга.

Метод “половинного розбиття”:

Використовується під час перевірки нерозгалужених(!) Ланцюгів! Цей метод використовується і в тих випадках, коли ймовірність відмов усіх вузлів системи однакова, тобто. P i = const , і в тих випадках, коли ця умова не виконується, тобто. Pi const .

а) ВипадокP i = const

Послідовний ланцюжок вузлів системи розбивається по черзі на рівну кількість вузлів, причому, перша перевірка проводиться посередині всього ланцюга, а кожна наступна – посередині частини ланцюга.

Якщо ж кількість вузлів у частині ланцюга, що залишилася непарне, то перевірка проводиться на деякій мінімально можливій відстані від середини.

Наприклад, система складається з 8 вузлів:

1-а перевірка- Виробляється між 4-м і 5-м вузлами, тобто. система розбивається на частини та перевіряється перша її частина, що складається із вузлів 1-4.

Якщо в результаті перевірки виявляється, що перша частина системи (вузли1-4) справна, то переходять до другої перевірки, яка передбачає пошук несправності серед вузлів першої половини другої частини, тобто. серед вузлів 5,6.

Якщо ж перша перевірка дає результат “ несправність”, то перевіряється перша половина першої частини, тобто. вузли 1,2 і т.д.

Цей методдає однаковекількість перевірок, незалежно від місця розташування несправного елемента. Наприклад, для розглянутого прикладу число перевірок для обчислення єдиного (останнього) вузла завжди дорівнює 3. якщо потрібно перевірити для уточнення і останній вузол, то число перевірок тут дорівнює 3 +1 = 4.

А якби для перевірок використовувався метод “час-ймовірність”, то у кращому випадку – 1 перевірка, а в гіршому – 8 перевірок. Тобто. метод "половинного розбиття" - більш ефективний (при P i = const).

б) ВипадокP i const .

Розбиття ланцюжка вузлів системи проводиться не на рівні числа вузлів, а на рівні ймовірності відмов.

Для даного прикладучисло перевірок у разі дорівнює 2 (коли несправний блок 1), а гіршому дорівнює 4 (коли несправний блок 6). А якби використовувався метод "час-ймовірність", то в кращому випадку було б достатньо 1-ї перевірки, а в гіршому випадку потрібно все 8 перевірок.

Отже, спосіб “половинного розбиття” виявляється й у разі ефективнішим.

Комбінований метод:

У тих випадках, коли відомо і час, необхідний на перевірку окремих вузлів системи та значення ймовірностей відмов вузлів, але не можна використовувати припущення про незалежну роботувсіх вузлів, як це було зроблено у методі “час-ймовірність”, то використовується поєднання цього методу та методу “половинного розбиття”.

Такий метод називають “ комбінованим”. Він припускає, що за основу береться метод "половинного розбиття", і одночасно враховуються ймовірності несправностей Pi const та трудомісткість окремих перевірок T i, тобто. ставлення T i /P i ,а розбиття ланцюга ведеться за рівністю значень цього відношення!

Комбінований метод дозволяє скоротити кількість необхідних перевірок.

Крім перерахованих 4-х методів проведення перевірок систем, що діагностуються, використовується і ряд інших, наприклад, методи, що використовують апарат теорії ігор, зокрема, мінімаксний метод (мінімізуючий максимальний програш оператора, що полягає у збільшенні часу відшукання несправності) та інші методи.

Більшість із цих методів є складними у реалізації, тому СТД складних технічних об'єктів ґрунтуються на використанні ЕОМ з достатньою пам'яттю та високою швидкодією.

Каналом зв'язку називається сукупність технічних засобівта фізичного середовища, здатного до передачі посиланих сигналів, що забезпечує передачу повідомлень від джерела інформації до одержувача.

Кодер-джерело повинен забезпечувати таке перетворення повідомлень джерела, при якому сигнали на його виході, мали б мінімальну надмірність і дозволяли б наблизити швидкість передачі до максимально можливого значення, тобто пропускної здатності каналу. Однак, оскільки в реальних каналах неминучі перешкоди, то для боротьби з ними доводиться додатково вводити кодер - каналу, який забезпечує перекодування повідомлень, що надходять, щоб підвищити перешкодостійкість повідомлень. На виході ліній зв'язку (каналу) має бути передбачено пристрій для зворотного перетворення ( декодування ) сигналів, що надійшли з ліній зв'язку – декодер каналу , після якого має бути передбачено пристрій декодування сигналів з джерела – декодер джерела .

Запитання для самоперевірки

1. Які елементи каналів передачі даних інформаційних мережахє основними?

2. Що таке кінцеве обладнання даних і навіщо використовується?

3. Що таке середовище передачі?

4. Навіщо служить апаратура передачі?

5. Для чого є проміжне обладнання мережі?

6. Які канали зв'язку типу середовища передачі Ви знаєте?

7. Якими показниками характеризуються канали зв'язку?

8. Чим визначається зручність підключення каналу зв'язку?

9. Чим визначається пропускна спроможність каналу зв'язку?

10. Що характеризує закритість передачі?

Основні характеристики каналів зв'язку

Ціль лекції – вивчення основних характеристик каналів зв'язку.

Завдання лекції:

Вивчити

Вивчити різновиди, основні характеристики каналів зв'язку.

Запитання, що розглядаються на лекції:

2. Різновиди, основні характеристики каналів зв'язку.

Основними елементами каналів передачі в інформаційних мережах є:

Кінцеве обладнання даних (ООД), яке є інформаційний блок здійснює підготовку даних, призначену передачі по каналу і що у одному випадку джерелом даних, у іншому – приймачем.

Середовище передачі (СПД), тобто будь-яке фізичне середовище, здатне передавати інформацію за допомогою відповідних сигналів. Може представляти електричний чи оптичний кабель, або відкритий простір (фізичний).

Апаратура передачі даних (АПД) яку називають апаратурою закінчення передачі. Представляє апаратуру, що безпосередньо зв'язує кінцеве обладнання даних із середовищем передачі даних, що є прикордонним обладнанням передачі даних. До апаратури передачі даних відносяться модеми, мережеві адаптериі так далі.

4. Проміжне обладнання мережі (ПОС) представляє апаратуру, що застосовується на лініях зв'язку великою протяжністю, яка дозволяє вирішувати такі завдання:

Поліпшення якості сигналу;

Забезпечення сталості структури каналу зв'язку між сусідніми вузлами мережі

(мультиплексори, повторювачі, транслятори тощо.)

Сукупність закінченого обладнання даних (ООД) та апаратури передачі даних (АПД) називається станцією.

Канали прийнято ділити на безперервні та дискретні.

У найбільш загальному випадку всякий дискретний канал включає безперервний як складову частину.

Якщо впливом заважають чинників на передачу повідомлень у каналі можна знехтувати, такий ідеалізований канал називається каналом без перешкод . У такому каналі кожному повідомленню на вході однозначно відповідало певне повідомлення на виході та навпаки.

Якщо впливом перешкод у каналі знехтувати не можна, має місце канал за наявності перешкод.

Під моделлю каналу розуміється математичний опис каналу, що дозволяє оцінити його характеристики, що використовується під час побудови систем зв'язку без проведення експериментальних досліджень.

Канал, в якому ймовірність ототожнення першого сигналу з другим і другого з першим однакові, називається симетричним .

Каналом із стиранням називається канал, алфавіт сигналів на вході якого відрізняється від алфавіту сигналів з його виході.

Каналом зворотного зв'язку називається додатковий зворотний канал, що вводиться в СПД підвищення достовірності передачі.

Канал зв'язку вважається заданим, якщо відомі дані щодо повідомлення на його вході, а також обмеження, що накладаються на вхідні повідомлення фізичними характеристиками каналів.

Для каналів передачі інформації використовують характеристику, яка називається швидкістю передачі інформації каналами, яка характеризує середню кількість інформації, яка може бути передана каналом зв'язку в одиницю часу.

Для характеристики каналів зв'язку можуть використовуватися два варіанти поняття швидкості передачі:

– технічна швидкість передачі (Швидкість маніпуляції), характеризується числом елементарних сигналів, що передаються каналом в одиницю часу. Вона залежить від властивостей ліній зв'язку та швидкодії апаратури каналів. Одиницею виміру технічної швидкості служить 1 Бод=1 симв/1 сек.

– інформаційна швидкість передачі визначається середньою кількістю інформації, що передається в одиницю часу. Ця швидкість залежить від характеристик даного каналу, і від характеристик використовуваних сигналів [біт/с];

Середня кількість інформації, що видається джерелом повідомлень в одиницю часу, називається продуктивністю джерела.

Пропускною здатністю каналу зв'язку називається найбільша швидкість передачі з цього каналу, досягається при найдосконаліших способах передачі та прийому.

Пропускна здатність, як і швидкість передачі інформації, вимірюється кількістю інформації, що передається в одиницю часу.

У телекомунікаційних системах (ТКС)знаходять найбільш широке поширення види каналів зв'язку:

Симплексні канали зв'язку (КС) представляє таке подання обміну інформацією між передавачем та приймачем, коли по одиночній лінії зв'язку (каналу) передаються повідомлення лише в одному напрямку. Такий канал називається симплексним або невзаємні системи .

Напівдуплексні канали зв'язку (Режими роботи) у цьому випадку 2 вузла зв'язку з'єднані одним каналом зв'язку (лінією зв'язку), але по цьому каналу відбувається передача інформації по черзі (поперемінно) у протилежних напрямках - так організований режим роботи.

Дуплексний канал зв'язку передбачає - одночасно два вузли зв'язку з'єднані двома каналами (прямим і зворотним), якими інформація передається одночасно у протилежних напрямах.

Симплексний тип каналу зв'язку використовується в тілі - та радіомережах.

Напівдуплексний метод використовується в інформаційно - довідкових і запито-відповідних системах.

Дуплексний канал зв'язку використовується в системах з РОС та ІОС.

У телекомунікаційних системах розрізняють виділені (некоммутируемые) і комутовані тимчасово передачі каналу зв'язку.

У виділених каналах зв'язку прийомо - передавальна апаратура вузлів зв'язку постійно з'єднана між собою. Це забезпечує високий рівень готовності, більше висока якістьпередачі (зв'язку) та підтримка великого обсягу трафіку.

З огляду на більш високих витрат на експлуатацію мереж з виділеними каналами зв'язку їх рентабельність досягається за досить повного завантаження каналів зв'язку.

Комутовані канали зв'язку організовуються лише тимчасово передачі деякого фіксованого обсягу інформації. Для таких каналів характерна висока гнучкість та порівняно невелика вартість (при малому обсязі трафіку).

Системи передачі (СПД) без каналу зворотний зв'язок дозволяють у принципі досягати бажаної вірності передачі інформації шляхом використання відповідних коригувальних кодів. Платою забезпечення бажаної достовірності служить істотне збільшення довжини комбінацій, і навіть істотне ускладнення апаратури.

Недолікомсистем без зворотного зв'язку є також і те, що джерело не отримує жодних підтверджень про те, як прийнята інформація в приймачі. Тому в таких системах пред'являються дуже високі вимоги до надійності апаратури, що використовується. Виходячи з цього, системи без зворотного зв'язку застосовуються в першу чергу тоді, коли неможливо організувати канал зворотного зв'язку або неприпустимі затримки під час передачі інформації. В силу зазначених обставин широкого поширення набули системи з зворотним зв'язком(адаптивне управління), у яких достовірність передачі підвищується за рахунок виявлення помилок на приймальній стороні та з повторенням лише неправильно прийнятих кодових комбінацій. При цьому надмірність буде мінімальною за відсутності помилок і збільшуватиметься зі зростанням їхньої кількості. Системи зі зворотним зв'язком, залежно від способу організації зворотного зв'язку, діляться на системи з інформаційним зворотним зв'язком і з вирішальним зворотним зв'язком.

Сигнал може бути охарактеризований різними параметрами. Таких параметрів, взагалі кажучи, дуже багато, але для завдань, які доводиться вирішувати на практиці, суттєво лише невелика їхня кількість. Наприклад, при виборі приладу для контролю технологічного процесу може знадобитися знання дисперсії сигналу; якщо сигнал використовується для управління, суттєвим є його потужність і таке інше. Розглядають три основні параметри сигналу, суттєвих передачі інформації каналом. Перший важливий параметр – це час передачі сигналу T з. Другою характеристикою, яку доводиться враховувати, є потужність P зсигналу, що передається каналом з певним рівнем перешкод P z. Чим більше значення P зпорівняно з P zтим менше ймовірність помилкового прийому. Таким чином, цікавить ставлення P з / P z.Зручно користуватися логарифмом цього відношення, яке називається перевищенням сигналу над перешкодою:

Третім важливим параметромє спектр частот F x. Ці три параметри дозволяють подати будь-який сигнал у тривимірному просторі з координатами L, T, Fу вигляді паралелепіпеда з об'ємом T x F x L x. Цей добуток носить назву об'єму сигналу і позначається через V x

Інформаційний канал можна також характеризувати трьома відповідними параметрами: часом використання каналу Т дошириною смуги частот, що пропускаються каналом F k, та динамічним діапазоном каналу D kщо характеризує його здатність передавати різні рівні сигналу.

Величина

називається ємністю каналу.

Неспотворена передача сигналів можлива лише за умови, що сигнал за своїм обсягом "вміщується" в ємність каналу.

Отже, загальна умова узгодження сигналу з каналом передачі визначається співвідношенням

Однак співвідношення висловлює необхідне, але недостатня умоваузгодження сигналу з каналом Достатньою умовою є узгодження за всіма параметрами:

Для інформаційного каналу користуються поняттями: швидкість введення інформації, швидкість передачі і пропускну здатність каналу.

Під швидкістю введення інформації (Потоком інформації) I(X) розуміють середню кількість інформації, що вводиться від джерела повідомлень в інформаційний канал в одиницю часу. Ця характеристика джерела повідомлень і визначається лише статистичними властивостями повідомлень.

Швидкість передачі I(Z,Y) – середня кількість інформації, що передається каналом в одиницю часу. Вона залежить від статистичних властивостей сигналу, що передаєтьсята від властивостей каналу.

Пропускна здатність С – найбільша теоретично досяжна даного каналу швидкість передачі. Це характеристика каналу і залежить від статистики сигналу.

З метою найбільш ефективного використання інформаційного каналу необхідно вживати заходів до того, щоб швидкість передачі була якомога ближче до пропускної здатності каналу. Разом з тим швидкість введення інформації не повинна перевищувати пропускну спроможність каналу, інакше не вся інформація буде передана каналом.

Це основна умова динамічного узгодження джерела повідомлень та інформаційного каналу.

Одним з основних питань теорії передачі інформації є визначення залежності швидкості передачі інформації і пропускної здатності від параметрів каналу і характеристик сигналів і перешкод. Ці питання було вперше глибоко досліджено К. Шенноном.