5 Анализ канала связи

Канал связи – совокупность средств, предназначенных для передачи сообщений. Канал можно представить как последовательное соединение устройств, выполняющих различные функции в общей системе связи.

Классификация каналов связи возможна с использованием различных признаков. В зависимости назначения систем каналы делят на телефонные, телевизионные, телеграфные, фототелеграфные, звукового вещания, телеметрические, смешанные и т.п.. В зависимости от того, распространяется ли сигнал между пунктами связи в свободном пространстве или по направляющим линиям, выделяют каналы радио- и проводной связи(воздушные и кабельные линии связи, волноводные СВЧ тракты и т.п.).

Более существенна классификация каналов электросвязи по диапазону используемых ими частот. Так, на современных симметричных кабельных линиях связи применяют сигналы, занимающие полосы частот в диапазоне, ограниченном сверху частотой в несколько сотен килогерц. Дополнительные мероприятия по увеличению симметрии кабельных пар позволяют увеличить верхний предел используемого диапазона частот до тысяч килогерц. Коаксиальные кабели, являющиеся основой сетей магистральной дальней связи, пропускают в настоящее время диапазон частот до десятков мегагерц. На воздушных проводных линиях используются частоты не выше 150 кГц, ибо на более высоких частотах в этих линиях сильно сказывается мешающее действие аддитивных помех и резко возрастает затухание в линии.

Радиосвязь осуществляется с помощью электромагнитных волн, распространяющихся в частично ограниченном (например, землей и ионосферой) пространстве. В настоящее время в радиосвязи применяются частоты от 3*10³ до 3*10¹¹ Гц.

Для современного этапа развития техники связи характерна тенденция к переходу на все более высокие частоты. Это вызвано рядом веских причин, в частности, необходимостью получить остронаправленное излучение при небольших размерах излучателей, меньшей интенсивностью атмосферных и многих видов промышленных помех в более высокочастотных диапазонах, возможностью применения помехоустойчивость широкополосных систем модуляции и т. д.

Наибольший интерес для теории связи представляет классификация каналов по характеру сигналов на входе и на выходе каналов. Различают:

а) дискретные (по состояниям), на входе и выходе которых сигналы дискретны;

б) непрерывные (по состояниям), на входе и выходе которых сигналы непрерывны. Примером может служить канал, заданный между выходом модулятора и входом демодулятора в любой системе связи;

в)дискретные со стороны входа и непрерывные со стороны выхода или наоборот. Такие каналы называются дискретно-непрерывными или полунепрерывными.

Всякий дискретный, или полунепрерывный, канал содержит внутри себя непрерывный канал. Следует помнить, что дискретность и непрерывность канала не связана с характером передаваемых сообщений. Можно передать дискретные сообщения по непрерывному каналу и непрерывные сообщения по дискретному.[2, с 84-86]

Канал связи в данной работе является непрерывным и неискажающим и осуществляет передачу сигнала s(t) с помехой

(40)

где µ=1 – коэффициент передачи канала

При этом к передаваемому сигналу добавляется помеха – аддитивный гауссовский шум со спектральной плотностью средней мощности N_Со.

Определим мощность помехи, исходя из того, что энергетический спектр постоянен в полосе частот, используемой для передачи

(41)

(42)

Поскольку сигналы s₀(t) и s₁(t) равновероятны, то средняя мощность сигнала s(t), передаваемого каналом равна:

, (43)

где Е₀ и Е₁ – энергии сигналов s₀(t) и s₁(t) соответственно.

(44)

Отношение сигнал/шум

(45)

Рассматривая все возможные многоуровневые и многофазные методы шифрования, теорема Шеннона — Хартли утверждает, что пропускная способность канала С, означающая теоретическую верхнюю границу скорости передачи данных, которые можно передать с данной средней мощностью сигнала Р_с через аналоговый канал связи, подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощности P_n равна:

(46)

Коэффициент эффективности использования канала :

Kэфф = H’/C = 133,8/546,3=0,245 (47)