Metodat dhe modelet për analizimin e kanaleve të vazhdueshme janë zhvilluar në bazë të studimit të karakteristikave fizike dhe statistikore të kanaleve reale. Meqenëse kanalet e vazhdueshme janë kryesore pjesë integrale të gjitha kanalet e tjera, rezultatet e analizës së kanaleve të vazhdueshme përdoren gjerësisht për të zgjidhur problemet e analizës dhe sintezës së sistemeve, rrjeteve të komunikimit dhe objekteve të tjera teknologjia e informacionit. Objektivat kryesore të analizës së kanaleve të vazhdueshme janë analiza e shtrembërimeve lineare dhe jolineare të sinjaleve në kanale dhe analiza e ndikimit të karakteristikave mekanike (në kanale.
4.1.1. Analiza e shtrembërimit të sinjalit. Për të analizuar shtrembërimet e sinjalit në kanale, është e nevojshme të keni informacion në lidhje me karakteristikat e sinjaleve hyrëse, strukturën dhe parametrat e operatorëve të konvertimit të sinjalit në kanal dhe të studioni karakteristikat e sinjaleve në dalje. Karakteristikat e sinjaleve hyrëse përcaktohen si karakteristika të sinjaleve të moduluara (shih § 3.2-3.6). Struktura dhe parametrat e operatorëve të konvertimit të sinjalit në një kanal përcaktohen bazuar në ndërtimin e modeleve matematikore të kanaleve (shih pikën 4.1.3). Kalimi i sinjaleve nëpër kanale dhe karakteristikat e sinjaleve dalëse zakonisht studiohen duke përdorur metoda teorike qarqet radio dhe radio inxhinieri statistikore.
Kur merren parasysh rreptësisht, kanalet reale të vazhdueshme janë sisteme stokastike inerciale jolineare. Në to reaksioni në dalje nuk mund t'i paraprijë veprimit në hyrje, prandaj sistemet e tilla shpesh quhen dinamike.Analiza e sistemeve të tilla paraqet detyrë e vështirë. Zgjidhja e tij bëhet edhe më e ndërlikuar kur sinjalet e moduluara rastësore veprojnë si ndikime hyrëse. Për një zgjidhje të përafërt të problemeve të analizës së shtrembërimit, një kanal i vazhdueshëm, siç është përmendur tashmë në § 1.3, konsiderohet lehtësisht si lidhje serike një sistem inercial linear dhe një sistem jolinear por pa inerci. Në Fig. 4.1 tregon bllok diagramin kanal i vazhdueshëm pa ndërhyrje, ku sistemi linear-inercial përfaqësohet nga një filtër brez-pass dhe sistemi jolinear pa inerci përfaqësohet nga një filtër jolinear
konvertues Inxhinieria statistikore e radios tregon se si analizohet kalimi i sinjaleve të rastit nëpër sisteme të tilla.
Shtrembërimet e sinjalit linear shfaqen në një rrjet linear inercial me dy porte me parametra konstante për shkak të pranisë së releve në të. elementet aktive. Në shtrembërim linear Marrëdhëniet ekzistuese të frekuencës dhe fazës midis përbërësve individualë të sinjalit dhe formës së sinjaleve janë shkelur. Për të shmangur shtrembërimin, është e nevojshme që moduli i koeficientit të transmetimit dhe koha e vonesës për të gjithë komponentët të jenë të njëjta. Jolinear është termi që përdoret për të përshkruar shtrembërimet e sinjalit që ndodhin në rrjetet me dy terminale jolineare, pa inerci, me parametra konstante për shkak të jolinearitetit të karakteristikave të elementeve aktive: llambat, transistorët, etj.
Oriz. 4.1. Qarku ekuivalent kanal i vazhdueshëm pa ndërhyrje
Oriz. 4.2. Qarku ekuivalent i pikimit të vazhdueshëm me zhurmë
Si rezultat i shtrembërimeve jolineare, spektri i sinjalit zgjerohet, përbërës shtesë shfaqen në to dhe nivelet e ndërhyrjes së ndërsjellë në kanale rriten.
4.1.2. Ndërhyrje në kanale të vazhdueshme. Për të marrë në konsideratë ndërhyrjen në kanalet e vazhdueshme, sinjali i daljes paraqitet si
ku është sinjali i hyrjes; respektivisht zhurma shumëzuese dhe shtuese; vonesa e sinjalit në kanal. Skema strukturore kanali i vazhdueshëm me zhurmë është paraqitur në Fig. 4.2.
Zhurma shumëfishuese shkaktohet nga ndryshime të rastësishme koeficienti i transmetimit të kanalit për shkak të ndryshimeve në karakteristikat e mjedisit në të cilin përhapen sinjalet dhe faktorët e fitimit të qarqeve kur ndryshojnë tensionet e furnizimit, për shkak të zbehjes së sinjalit si rezultat i ndërhyrjeve dhe dobësimit të ndryshëm të sinjaleve gjatë përhapjes në shumë rrugë të valëve të radios . Thelbi i fenomeneve fizike që shkaktojnë ndërhyrje shumëfishuese diskutohet në detaje në. Ndërhyrja shumëzuese është "e ngadaltë" kur
dhe “të shpejtë” kur
ku intervali i korrelacionit të një procesi të rastësishëm është intervali i korrelacionit ose kohëzgjatja e sinjalit, nëse ai konsiderohet si determinist.
Nëse sinjali përfshin një numër komponentësh spektralë dhe një interval korrelacioni ose kohëzgjatje të komponentit të sinjalit, atëherë, në varësi të vlerës së raportit, dallohen ndërhyrja shumëfishuese e përgjithshme dhe selektive (zbehja e sinjalit). Nëse
atëherë zhurma shumëzuese quhet e përgjithshme. Nëse ky raport është i ndryshëm për komponentë të ndryshëm, atëherë ndërhyrja quhet selektive. Nëse një sinjal i rastësishëm mund të përfaqësohet në formën e një serie trigonometrike Furier (2.45), atëherë periudha harmonike luan një rol
Ndërhyrja shtesë shkaktohet nga dukuritë e luhatjeve të lidhura me proceset termike në tela, rezistorë, llamba, transistorë dhe elementë të tjerë të qarkut, ndërhyrje nën ndikimin e fenomeneve atmosferike (rrufe, shkarkime, rrezatim kozmik, stuhi magnetike, etj.) dhe procese industriale (operim të instalimeve industriale, linjave të energjisë, stacioneve radio, linjave të tjera të komunikimit, etj.).
Ndërhyrja aditiv ndahet në të përqendruar dhe luhatëse. Ndërhyrja e koncentruar e aditivëve dallohet nga përqendrimi i energjisë së ndërhyrjes dhe brezit të frekuencës (ndërhyrje me brez të ngushtë) ose gjatë një periudhe kohore (ndërhyrje pulsi). Ndërhyrja me brez të ngushtë shkaktohet kryesisht nga veprimi i burimeve të sinjalit të jashtëm - gjerësia e spektrit të kësaj ndërhyrjeje është e krahasueshme ose dukshëm më e vogël se gjerësia e spektrit të sinjaleve të dobishme. Ndërhyrjet me brez të ngushtë, të tilla si ndërhyrja nga stacionet fqinje, janë karakteristikë e komunikimeve radio. Vetitë statistikore të interferencës me brez të ngushtë janë të njëjta me ato të sinjaleve të dobishme. Lufta kundër ndërhyrjeve shtesë me brez të ngushtë kryhet me metoda të rritjes së selektivitetit të pajisjeve marrëse radio dhe përmirësimit të linearitetit të karakteristikave të amplifikatorëve (transformimet jolineare të ndërhyrjeve çojnë në një zgjerim të spektrit të tyre, gjë që shkakton shfaqjen e përbërësve të frekuencës e ndërhyrjes në brezin e transparencës së sistemeve të alokuara për marrjen e sinjaleve të dobishme).
Zhurma e pulsit është një sekuencë e rastësishme pulsesh të krijuara nga instalimet industriale dhe burimet e sinjalit atmosferik. Këto ndërhyrje karakterizohen nga të gjera spektri i energjisë. Gjerësia e spektrit të tyre, siç dihet, është në përpjesëtim të zhdrejtë me kohëzgjatjen e pulseve. Energjia e komponentëve spektralë zhurma e impulsit bie në ultra të ulët dhe frekuenca ultra të larta. Kjo është një nga arsyet e rritjes së përdorimit të valëve të radios në intervalet metër, decimetër dhe centimetra.
Koncepti i energjisë së përqendruar të ndërhyrjes është relativ. Prandaj, për saktësi, zhurma shtesë e përqendruar duhet të konsiderohen ato për të cilat
ku është respektivisht gjerësia e spektrit dhe kohëzgjatja e interferencës; - gjerësia e spektrit dhe kohëzgjatja e sinjalit. Lidhja e parë në (4.4) përcakton interferencën me brez të ngushtë, e dyta - pulsuese.
Zhurma shtesë e luhatjes karakterizohet nga "mjegullimi" i energjisë së spektrit në gamë të gjerë frekuenca Shkaktohet kryesisht nga zhurma e brendshme e elementeve të pajisjeve (zhurma termike, efekti i goditjes në pajisjet elektrike vakum etj.). Fuqia mesatare e zhurmës termike në brezin e frekuencës së sinjalit të dobishëm përcaktohet nga formula
dendësia spektrale
ku është konstanta e Bolytsmanit; temperaturë absolute; në . Dendësia spektrale e ndërhyrjes në frekuenca pozitive Për shkak të natyrës së saj "të brendshme", ndërhyrja e luhatjeve nuk mund të eliminohet; mund të merren parasysh vetëm karakteristikat e saj kur sintetizohet një sistem optimal në të cilin prania e ndërhyrjes së luhatjeve ka efektin më të vogël në cilësinë e informacionit. transmetim.
Modelet matematikore të zhurmës shtesë të përqendruar janë sinjale të rastësishme me brez të ngushtë dhe sekuenca të rastësishme pulsi. Modeli matematik Zhurma e bardhë Gaussian shërben si zhurmë shtesë e luhatjeve (shih seksionin 2.4.4).
4.1.3. Modelet e kanaleve të vazhdueshme. Aktualisht i zhvilluar nje numer i madh i modelet e kanaleve të vazhdueshme, të ndryshme në kompleksitetin e përshkrimit matematikor, kërkonin të dhëna fillestare dhe gabime në përshkrimin e kanaleve reale. Modelet më të zakonshme janë: kanal ideal, kanal Gaussian, kanal Gaussian me fazë të pasigurt, kanal Gaussian me një rreze me venitje, Kanal Gaussian me shumë shtigje me zbehje dhe zhurmë shtesë të përqendruar. Për të analizuar kanalet reale në kushte specifike, zakonisht zgjidhet një model që çon në zgjidhje jo shumë intensive për problemet dhe në të njëjtën kohë ka gabime të pranueshme në llogaritjet inxhinierike.
Një kanal ideal mund të përdoret si model i një kanali real të vazhdueshëm nëse plotësohen kushtet e mëposhtme: nuk ka asnjë lloj ndërhyrjeje, operatori i konvertimit të sinjalit në kanal është determinist (shih Fig. 4.1), fuqia dhe gjerësia e brezit sinjalet janë të kufizuara. Për të analizuar fundjavën
sinjalet që përdorin këtë model duhet të njihen. Karakteristikat e sinjaleve hyrëse dhe operatorëve Modeli ideal i kanalit reflekton dobët kushte reale, përdoret më shpesh për të analizuar shtrembërimet lineare dhe jolineare të sinjaleve të moduluara në sisteme me shumë kanale lidhje me tela.
Kanali Gaussian. Supozimet kryesore gjatë ndërtimit të këtij modeli janë si më poshtë: koeficienti i transmetimit dhe koha e vonesës së sinjaleve në kanal nuk varen nga koha dhe janë sasi përcaktuese të njohura në vendin ku merren sinjalet; Ka zhurmë të luhatjeve shtesë në kanal - zhurma e bardhë Gaussian (procesi Gaussian).
Nëse hyrja e kanalit Gaussian merr sinjal me brez të ngushtë, atëherë sinjali i daljes mund të paraqitet si
ku janë komponentët kuadratikë të sinjalit hyrës; koeficienti i transmetimit të kanalit në funksion të kohës; frekuenca mesatare e sinjalit të hyrjes; koha e vonesës së sinjalit në kanal; - Zhurma e bardhë Gaussian. Nëse hyrja e kanalit Gaussian merr sinjal broadband, për komponentin e së cilës koeficienti i transmetimit të kanalit është i barabartë me zhvendosjen e fazës pastaj sinjalin e daljes
ku është frekuenca mesatare e komponentit; koha e vonesës së komponentit; numri i komponentëve. Nga krahasimi i (4.7) dhe (4.8) rezulton se sinjali i hyrjes mund të konsiderohet si brez i ngushtë nëse nuk ka shtrembërime të amplitudës dhe fazës, dhe për të analizuar sinjalet në daljen e kanaleve Gaussian, është e nevojshme të dihet karakteristikat e sinjaleve hyrëse, vlerat dhe spektri i zhurmës
Kanali Gaussian përdoret si një model i kanaleve reale të komunikimit me tel dhe kanaleve me një rreze pa zbehje ose me zbehje të ngadaltë, kur mund të matet me besueshmëri. Ky model lejon analizimin e amplitudës dhe shtrembërimeve fazore të sinjaleve dhe ndikimin e luhatjeve zhurma.
Kanali Gaussian me fazë sinjali të pasigurt. Në këtë model, koha e vonesës së sinjalit në kanal konsiderohet si ndryshore e rastësishme, prandaj edhe faza në (4.7) është e rastësishme. Për të analizuar sinjalet dalëse të një kanali, është e nevojshme të njihet ligji i shpërndarjes së kohës së vonesës ose fazës së sinjalit.
Le të prezantojmë shënimin e mëposhtëm për komponentët kuadratikë në (4.7):
Për kanalet reale ato matin karakteristikat e mëposhtme e këtyre proceseve: pritjet matematikore të dispersionit funksionet e korrelacionit. Në varësi të vlerave të matura të karakteristikave, dallohen një model i përgjithësuar Gaussian, një model i përgjithësuar Rayleigh dhe një model Rayleigh i një kanali zbehjeje me një rreze.
ka formën (2.87).
Prandaj, në modelin e kanalit Rayleigh, shpërndarja e madhësisë (4.10) është shpërndarja e Rayleigh (2.78), dhe shpërndarja e fazës është uniforme (2.79). Rrjedhimisht, modeli Gaussian i përgjithësuar i një kanali me një rreze me zbehje është më i përgjithshëmi; modeli i përgjithësuar i Rayleigh dhe modeli i Rayleigh janë lloje të veçanta të këtij modeli.
Modelet e konsideruara të një kanali me një rreze me zbehje përshkruajnë mjaft mirë vetitë e kanaleve radio të diapazoneve të ndryshme dhe kanale teli me të rastësishme, duke përfshirë parametrat e ndryshueshëm.
Kanal me shumë shtigje të zbehjes Gaussian. Ky model përshkruan kanalet e radios në të cilat përhapja e sinjaleve nga transmetuesi te marrësi ndodh përgjatë "kanaleve" të ndryshme - shtigjeve. Kohëzgjatja e transmetimit të sinjalit dhe koeficientët e transmetimit të "kanaleve" të ndryshme janë të pabarabarta dhe të rastësishme. Sinjali i marrë formohet si rezultat i ndërhyrjes së sinjaleve që vijnë përgjatë shtigjeve të ndryshme. Ai përshkruhet nga relacioni (4.8), në të cilin komponentët kuadratikë të sinjalit të transmetuar kalojnë nëpër
Kanal me shumë shtigje Gaussian me zbehje dhe ndërhyrje të grumbulluara shtesë. Në këtë model, së bashku me ndërhyrjen e luhatjeve, marrim parasysh edhe lloje të ndryshme ndërhyrje e përqendruar. Është më i përgjithshmi dhe pasqyron plotësisht vetitë e shumë kanaleve reale. Megjithatë, përdorimi i tij krijon kompleksitet dhe intensitet pune në zgjidhjen e problemeve të analizës, si dhe nevojën për të mbledhur dhe përpunuar një vëllim të madh të të dhënave statistikore fillestare.
Në të ardhmen, për të zgjidhur problemet e analizës së kanaleve të vazhdueshme dhe diskrete, si rregull, përdoret një model kanali Gaussian dhe një model i kanalit me një rreze Gaussian me zbehje.
Sinjali mund të karakterizohet parametra të ndryshëm. Në përgjithësi, ka shumë parametra të tillë, por për problemet që duhen zgjidhur në praktikë, vetëm një numër i vogël i tyre janë domethënës. Për shembull, kur zgjidhni një pajisje për të kontrolluar procesi teknologjik mund të kërkojë njohuri për shpërndarjen e sinjalit; nëse sinjali përdoret për kontroll, fuqia e tij është thelbësore, e kështu me radhë. Janë marrë parasysh tre parametra kryesorë të sinjalit që janë thelbësorë për transmetimin e informacionit përmes kanalit. Parametri i parë i rëndësishëm është koha e transmetimit të sinjalit T s. Karakteristika e dytë që duhet marrë parasysh është fuqia P me sinjali i transmetuar përmes një kanali me një nivel të caktuar ndërhyrjeje Pz. Si më shumë vlerë P me krahasuar me Pz, aq më e ulët është gjasat për një pritje të gabuar. Pra, marrëdhënia e interesit është P s / P z.Është i përshtatshëm të përdoret logaritmi i këtij raporti, i quajtur tejkalimi i sinjalit mbi zhurmën:
Së treti parametër i rëndësishëmështë spektri i frekuencës Fx. Këta tre parametra ju lejojnë të përfaqësoni çdo sinjal në hapësirën tredimensionale me koordinata L, T, F në formën e një paralelipipedi me vëllim T x F x L x. Ky produkt quhet vëllimi i sinjalit dhe shënohet me V x
Një kanal informacioni mund të karakterizohet gjithashtu nga tre parametra përkatës: koha e përdorimit të kanalit T k, gjerësia e brezit të frekuencave të transmetuara nga kanali Fk, dhe diapazoni dinamik i kanalit Dk duke karakterizuar aftësinë e tij për të transmetuar nivele të ndryshme sinjalesh.
Madhësia
quhet kapacitet kanali.
Transmetimi i padeformuar i sinjaleve është i mundur vetëm nëse vëllimi i sinjalit "përshtatet" në kapacitetin e kanalit.
Prandaj, gjendjen e përgjithshme koordinimi i sinjalit me kanalin e transmetimit të informacionit përcaktohet nga relacioni
Megjithatë, raporti shpreh të nevojshmen, por gjendje e pamjaftueshme përputhja e sinjalit me kanalin. Një kusht i mjaftueshëm është marrëveshja për të gjithë parametrat:
Për kanal informacioni përdorni konceptet: shpejtësia e hyrjes së informacionit, shpejtësia e transferimit të informacionit dhe kapaciteti i kanalit.
Nën shpejtësia e futjes së informacionit (rrjedha e informacionit) I(X) kuptoj sasinë mesatare të informacionit të futur nga burimi i mesazhit në kanalin e informacionit për njësi të kohës. Kjo karakteristikë e burimit të mesazhit përcaktohet vetëm nga vetitë statistikore të mesazheve.
Shkalla e transferimit të informacionit I(Z,Y) – sasia mesatare e informacionit të transmetuar në kanal për njësi të kohës. Varet nga vetitë statistikore të sinjalit të transmetuar dhe nga vetitë e kanalit.
Gjerësia e brezit C është shkalla më e lartë teorikisht e arritshme e transferimit të informacionit për një kanal të caktuar. Kjo është një karakteristikë e kanalit dhe nuk varet nga statistikat e sinjalit.
Me synimin sa më përdorim efektiv kanal informacioni, është e nevojshme të merren masa për të siguruar që shpejtësia e transmetimit të informacionit të jetë sa më afër gjerësia e brezit kanal. Në të njëjtën kohë, shpejtësia e futjes së informacionit nuk duhet të kalojë kapacitetin e kanalit, përndryshe jo të gjitha informacionet do të transmetohen përmes kanalit.
Ky është kushti kryesor për koordinimin dinamik të burimit të mesazhit dhe kanalit të informacionit.
Një nga çështjet kryesore në teorinë e transmetimit të informacionit është përcaktimi i varësisë së shpejtësisë dhe kapacitetit të transmetimit të informacionit nga parametrat e kanalit dhe karakteristikat e sinjaleve dhe ndërhyrjeve. Këto pyetje fillimisht u studiuan thellësisht nga K. Shannon.
Kanali i komunikimit quajtur një grup mjete teknike dhe një medium fizik i aftë për të transmetuar sinjale të dërguara, i cili siguron transmetimin e mesazheve nga burimi i informacionit te marrësi.
Enkoder burimi duhet të sigurojë një transformim të tillë të mesazheve burimore në të cilat sinjalet në daljen e tij do të kishin një tepricë minimale dhe do të lejonin që shpejtësia e transmetimit të afrohet me vlerën maksimale të mundshme, domethënë kapacitetin e kanalit. Sidoqoftë, duke qenë se ndërhyrja është e pashmangshme në kanalet reale, për ta luftuar atë është e nevojshme të futet gjithashtu një kodues kanali, i cili siguron rikodimin e mesazheve hyrëse për të rritur imunitetin ndaj zhurmës së mesazheve. Në daljen e linjave të komunikimit (kanalit) duhet të ketë një pajisje për konvertim të kundërt ( dekodimi ) sinjalet e marra nga linjat e komunikimit - dekoder kanali , pas së cilës duhet të sigurohet një pajisje për dekodimin e sinjaleve nga burimi - dekoder burimi .
Pyetje vetë-testimi
1. Në cilat janë elementet e kanaleve të transmetimit të të dhënave rrjetet e informacionit janë kryesoret?
2. Çfarë është pajisja e terminalit të të dhënave dhe për çfarë përdoret?
3. Çfarë është një mjet për transmetimin e të dhënave?
4. Cili është qëllimi i pajisjeve të transmetimit të të dhënave?
5. Cili është qëllimi i pajisjeve të ndërmjetme të rrjetit?
6. Cilat kanale komunikimi sipas llojit të mediumit të transmetimit dini?
7. Cilët tregues karakterizojnë kanalet e komunikimit?
8. Çfarë përcakton komoditetin e lidhjes së një kanali komunikimi?
9. Çfarë e përcakton xhiron e një kanali komunikimi?
10. Çfarë e karakterizon konfidencialitetin e transferimit të të dhënave?
Karakteristikat kryesore të kanaleve të komunikimit
Qëllimi i leksionit është të studiojë karakteristikat kryesore të kanaleve të komunikimit.
Objektivat e leksionit:
Eksploroni
Studioni llojet dhe karakteristikat kryesore të kanaleve të komunikimit.
Çështjet e trajtuara në ligjëratë:
2. Llojet, karakteristikat kryesore të kanaleve të komunikimit.
Elementet kryesore të kanaleve të transmetimit të të dhënave në rrjetet e informacionit janë:
Pajisjet e terminalit të të dhënave (OOD), që është bllok informacioni kryerja e përgatitjes së të dhënave të destinuara për transmetim në një kanal dhe shërbimi në një rast si burim të dhënash, në një tjetër si marrës.
Mjeti i transmetimit të të dhënave (SPD), domethënë çdo mjedisi fizik, të aftë për të transmetuar informacion duke përdorur sinjale të përshtatshme. Mund të përfaqësojë elektrike ose kabllo optike, ose hapësirë e hapur (fizike).
Pajisjet e transmetimit të të dhënave (ADF) e cila quhet pajisje terminuese e transmetimit të të dhënave. Përfaqëson pajisjen që lidh drejtpërdrejt pajisjen terminale të të dhënave me mediumin e transmetimit të të dhënave, që është pajisja e transmetimit të të dhënave në skaj. Pajisjet e transmetimit të të dhënave përfshijnë modemë, përshtatësit e rrjetit e kështu me radhë.
4. Pajisjet e ndërmjetme të rrjetit (POS) përfaqëson pajisjet e përdorura në linjat e komunikimit në distanca të gjata, e cila lejon zgjidhjen e problemeve të mëposhtme:
Përmirësimi i cilësisë së sinjalit;
Sigurimi i qëndrueshmërisë së strukturës së kanalit të komunikimit ndërmjet nyjeve fqinje të rrjetit
(multipleksorë, përsëritës, përkthyes, etj.)
Kompleti i pajisjeve të plota të të dhënave (DTE) dhe pajisjeve të transmetimit të të dhënave (DTE) quhet stacion.
Kanalet zakonisht ndahen në të vazhdueshme dhe diskrete.
Në shumicën rast i përgjithshëmçdo kanal diskret përfshin një të vazhdueshëm si komponent.
Nëse ndikimi i faktorëve ndërhyrës në transmetimin e mesazheve në një kanal mund të neglizhohet, atëherë një kanal i tillë i idealizuar quhet kanal pa ndërhyrje . Në një kanal të tillë, çdo mesazh në hyrje korrespondonte në mënyrë unike me një mesazh specifik në dalje dhe anasjelltas.
Nëse ndikimi i ndërhyrjes në kanal nuk mund të neglizhohet, atëherë kanal në prani të interferencave.
Nën modeli i kanalit i referohet një përshkrimi matematikor të një kanali që lejon vlerësimin e karakteristikave të tij, të përdorura në ndërtimin e sistemeve të komunikimit pa kryer studime eksperimentale.
Një kanal në të cilin probabilitetet për të identifikuar sinjalin e parë me të dytin dhe të dytin me të parën janë të njëjta quhet simetrike .
Kanali me fshirje është një kanal alfabeti i sinjaleve të të cilit në hyrje ndryshon nga alfabeti i sinjaleve në daljen e tij.
Kanali i komenteve quhet shtesë kanali i kthimit, i futur në SPD për të rritur besueshmërinë e transmetimit.
Konsiderohet kanali i komunikimit dhënë, nëse dihen të dhënat për mesazhin në hyrje të tij, si dhe kufizimet që vendosen në mesazhet hyrëse nga karakteristikat fizike të kanaleve.
Për kanalet e transmetimit të informacionit, një karakteristikë e quajtur shpejtësia e transmetimit të informacionit përmes kanaleve, i cili karakterizon sasinë mesatare të informacionit që mund të transmetohet në një kanal komunikimi për njësi të kohës.
Për të karakterizuar kanalet e komunikimit, mund të përdoren dy variante të konceptit të shpejtësisë së transmetimit:
– shpejtësia teknike e transmetimit (shpejtësia e manipulimit), e karakterizuar nga numri i sinjaleve elementare të transmetuara në kanal për njësi të kohës. Varet nga vetitë e linjave të komunikimit dhe shpejtësia e pajisjeve të kanalit. Njësia matëse për shpejtësinë teknike është 1 Baud = 1 simbol/1 sek.
– shkalla e transferimit të informacionit përcaktohet nga sasia mesatare e informacionit të transmetuar për njësi të kohës. Kjo shpejtësi varet si nga karakteristikat e kanalit të dhënë ashtu edhe nga karakteristikat e sinjaleve të përdorura [bit/s];
Sasia mesatare e informacionit të prodhuar nga një burim mesazhi për njësi të kohës quhet performanca e burimit.
Kapaciteti i kanalit të komunikimit thirrur shpejtësia më e lartë transmetimi i informacionit përmes këtij kanali, i arritur me metodat më të avancuara të transmetimit dhe marrjes së informacionit.
Gjerësia e brezit, si shpejtësia e transferimit të informacionit, matet me sasinë e informacionit të transmetuar për njësi të kohës.
NË sistemet e telekomunikacionit (TCS) Llojet më të përdorura të kanaleve të komunikimit janë:
Kanalet e thjeshta të komunikimit (CS) paraqet një paraqitje të tillë të shkëmbimit të informacionit ndërmjet transmetuesit dhe marrësit, kur mesazhet transmetohen vetëm në një drejtim në një linjë të vetme komunikimi (kanal). Ky kanal quhet simplex ose sistemet jo reciproke .
Kanalet e komunikimit gjysmë dupleks (mënyrat e funksionimit) në këtë rast, 2 nyje komunikimi janë të lidhura nga një kanal komunikimi (linjë komunikimi), por përmes këtij kanali informacioni transmetohet në mënyrë alternative (alternuar) në drejtime të kundërta - kështu është organizuar mënyra e funksionimit.
Kanal komunikimi dupleks supozon se dy nyje komunikimi janë të lidhura njëkohësisht nga dy kanale (përpara dhe mbrapa), përmes të cilave informacioni transmetohet njëkohësisht në drejtime të kundërta.
Simpleks lloji i kanalit të komunikimit që përdoret në rrjetet trupore dhe radio.
Gjysmë dupleks Metoda përdoret në sistemet e informacionit-referencës dhe kërkesë-përgjigje.
Dupleks Kanali i komunikimit përdoret në sistemet me POS dhe IOS.
Në sistemet e telekomunikacionit, bëhet një dallim midis kanaleve të komunikimit të dedikuar (jo të ndërprerë) dhe të ndërruar për kohëzgjatjen e transmetimit.
NË kanale të dedikuara komunikimi Pajisjet marrëse dhe transmetuese të nyjeve të komunikimit janë të lidhura vazhdimisht me njëra-tjetrën. Kjo siguron shkallë të lartë gatishmëri, më shumë cilesi e larte transmetimi (komunikimi) dhe mbështetja për vëllime të mëdha të trafikut.
Për shkak të kostove relativisht më të larta të operimit të rrjeteve me kanale të dedikuara komunikimi, përfitimi i tyre arrihet kur kanalet e komunikimit janë mjaftueshëm të ngarkuara plotësisht.
Kanalet e komunikimit të ndërruara organizohen vetëm për kohëzgjatjen e transferimit të një sasie të caktuar fikse informacioni. Kanale të tilla karakterizohen nga fleksibilitet i lartë dhe kosto relativisht e ulët (me volum të ulët trafiku).
Sistemet e transmetimit të të dhënave (DTS) pa një kanal reagimi lejojnë, në parim, të arrijnë besnikërinë e dëshiruar të transmetimit të informacionit duke përdorur kodet e duhura korrigjuese. Çmimi për sigurimin e besueshmërisë së dëshiruar është një rritje e konsiderueshme në gjatësinë e kombinimeve, si dhe një ndërlikim i konsiderueshëm i pajisjeve.
Disavantazhi sistemet pa reagime është gjithashtu ajo burimi nuk merr asnjë konfirmim se si është marrë informacioni nga marrësi. Prandaj, sisteme të tilla vendosin kërkesa shumë të larta për besueshmërinë e pajisjeve të përdorura. Bazuar në këtë, sistemet pa reagime përdoren kryesisht kur kur është e pamundur të organizohet një kanal reagimi ose vonesat në transmetimin e informacionit janë të papranueshme. Për shkak të këtyre rrethanave, sistemet me reagime (kontrolli adaptiv) janë përhapur, në të cilat besueshmëria e transmetimit rritet duke zbuluar gabimet në anën marrëse dhe me përsëritjen e vetëm kombinimeve të kodeve të marra gabimisht. Në këtë rast, teprica do të jetë minimale në mungesë të gabimeve dhe do të rritet me rritjen e numrit të tyre. Sistemet me reagime, në varësi të mënyrës së organizimit të reagimeve, ndahen në sisteme me reagime informacioni dhe sisteme me reagime vendimtare.
Siç u përmend më lart, sinjalet e transmetuara lidhen në mënyrë unike me mesazhet e transmetuara. Përshkrimi matematikor i sinjalit është një funksion i kohës s(t). Sinjalet e komunikimit mund të klasifikohen sipas disa kritereve.
Në teorinë e mesazheve, sinjalet ndahen kryesisht në deterministe (të rregullta) dhe të rastësishme. Sinjali quhet përcaktuese nëse mund të përshkruhet nga një funksion i njohur i kohës. Prandaj, me përcaktues nënkuptojmë një sinjal që korrespondon me një mesazh të njohur të transmetuar dhe që mund të parashikohet me saktësi paraprakisht për një periudhë kohore arbitrarisht të madhe. Sinjalet përcaktuese zakonisht ndahen në periodike, pothuajse periodike dhe jo periodike.
Në kushte reale, sinjali në vendndodhjen marrëse është i panjohur paraprakisht dhe nuk mund të përshkruhet funksion specifik koha. Sinjalet e marra janë të paparashikueshme dhe të rastësishme për disa arsye. Së pari, sepse një sinjal i rregullt nuk mund të mbajë informacion. Në të vërtetë, nëse gjithçka do të dihej për sinjalin e transmetuar, atëherë nuk do të kishte nevojë për ta transmetuar atë. Zakonisht pala marrëse e di vetëm disa parametra sinjal. Së dyti, sinjalet janë të rastësishme në natyrë për shkak të llojeve të ndryshme të ndërhyrjeve, si të jashtme (kozmike, atmosferike, industriale, etj.) dhe të brendshme (zhurma e llambave, rezistenca, etj.). Sinjali i marrë është gjithashtu i shtrembëruar për shkak të kalimit nëpër linjën e komunikimit, parametrat e së cilës janë shpesh funksion i rastësishëm koha.
Modeli i një sinjali komunikimi nuk është vetëm një funksion i kohës s(t) , por një grup i disa funksioneve që përfaqësojnë një proces të rastësishëm. Çdo sinjal specifik është një nga implementimet proces i rastësishëm që mund të përshkruhet nga një funksion përcaktues i kohës. Shpesh ansambli i mesazheve (sinjaleve) të mundshme është i njohur për marrësin. Detyra është të përcaktohet nga zbatimi i pranuar i përzierjes së sinjalit me zhurmë se cili mesazh nga një ansambël i caktuar është transmetuar.
Kështu, sinjali i transmetuar duhet të konsiderohet si një grup funksionesh që janë zbatime të një procesi të rastësishëm. Karakteristikat statistikore të këtij procesi përshkruajnë plotësisht vetitë e sinjalit. Megjithatë, zgjidhja e shumë problemeve specifike bëhet e vështirë në këtë rast. Prandaj, këshillohet që të filloni studimin e sinjaleve dhe kalimin e tyre nëpër qarqe të ndryshme me zbatime individuale si funksione përcaktuese.
Një përshkrim i plotë i sinjalit nuk është gjithmonë i nevojshëm. Ndonjëherë disa karakteristika të përgjithësuara që pasqyrojnë plotësisht vetitë e sinjalit janë të mjaftueshme për analizë. Një nga karakteristikat më të rëndësishme të një sinjali është ai kohëzgjatjaT, i cili përcakton kohën e kërkuar të funksionimit të kanalit dhe lidhet thjesht me sasinë e informacionit të transmetuar nga ky sinjal. Karakteristika e dytë është gjerësia e spektrit sinjal F, që karakterizon sjelljen e sinjalit gjatë kohëzgjatjes së tij dhe shpejtësinë e ndryshimit të tij. Si një karakteristikë e tretë, mund të futet një që do të përcaktonte amplituda e sinjalit gjatë gjithë ekzistencës së tij, për shembull, fuqia. Megjithatë, fuqia e sinjalit RMe nuk përcakton në vetvete kushtet për transmetimin e tij përmes kanaleve reale të komunikimit me ndërhyrje. Prandaj, sinjali zakonisht karakterizohet nga raporti i fuqive të sinjalit dhe zhurmës:
që quhet tejkalimi i sinjalit mbi zhurmën ose raporti sinjal-zhurmë.
Një karakteristikë e sinjalit e quajtur diapazoni dinamik,
i cili përcakton gamën e ndryshimeve në nivelet e sinjalit (për shembull, volumin gjatë transmetimit të mesazheve telefonike) dhe vendos kërkesat përkatëse për linearitetin e shtegut. Nga kjo anë, sinjali mund të karakterizohet nga të ashtuquajturat faktor kreshtë
që përfaqëson raportin e vlerës maksimale të sinjalit me vlerën aktuale. Sa më i lartë të jetë faktori i pikut të sinjalit, aq më e keqe do të jetë performanca e energjisë e pajisjes radio.
Nga pikëpamja e transformimeve të kryera në mesazhe, sinjalet zakonisht ndahen në sinjale video (të pamoduluara) dhe sinjale radio (të moduluara). Në mënyrë tipike, spektri i një sinjali video është i përqendruar në rajonin me frekuencë të ulët. Kur përdoret modulimi, sinjali video quhet modulues. Spektri i sinjalit të radios është i përqendruar rreth një frekuence mesatare të caktuar në rajonin e frekuencës së lartë. Sinjalet e radios mund të transmetohen në formën e valëve elektromagnetike.
Për të përfunduar këtë pjesë, ne do të përshkruajmë shkurtimisht sinjalet e përdorura në lloje të ndryshme të komunikimeve. Në Fig. Figura 1.2 tregon një sinjal video në formën e një sekuence të vazhdueshme pulsi. Një sinjal i tillë gjenerohet gjatë llojeve të punës telegrafike duke përdorur një kod binar pesëshifror. Gjerësia e brezit të frekuencës që përdoret për transmetimin e sinjaleve të tilla varet nga shpejtësia e telegrafit dhe është e barabartë, për shembull, me 150-200 Hz kur përdorni aparatin telegrafik ST-35 dhe transmetoni 50 karaktere në sekondë. Kur transmetoni mesazhe telefonike, sinjali është një valë e vazhdueshme 
kohët e funksionit, siç tregohet në Fig. 1.2 b.
NË 
telefonia komerciale, sinjali zakonisht transmetohet në brezin e frekuencës nga 300 Hz në 3400 Hz. Në transmetim, transmetimi me cilësi të lartë të të folurit dhe muzikës kërkon një brez frekuencash prej afërsisht 40 Hz deri në 10 kHz. Kur transmetoni imazhe të palëvizshme duke përdorur një fototelegraf, sinjali ka formën e treguar në Fig. 1.Z a.
Ai përfaqëson një funksion hap. Numri i niveleve të mundshme është i barabartë me numrin e vëllimeve dhe gjysmëtoneve të transmetuara. Një ose më shumë kanale telefonike standarde përdoren për transmetim. Kur transmetoni imazhe lëvizëse në televizor duke përdorur 625 linja dekompozimi, kërkohet një brez frekuencash prej 50 Hz deri në 6 MHz. Sinjali ka një strukturë komplekse diskrete-të vazhdueshme. Sinjalet e moduluara kanë formën e treguar në Fig. 1.3 b (me modulim amplitudë).
Sinjalet karakterizohen nga kohëzgjatja, gjerësia spektrale dhe diapazoni dinamik. Vëllimi i sinjalit përdoret si karakteristikë e përgjithësuar.Kohëzgjatja e sinjalit përcakton kohën e ekzistencës së tij, gjerësia e spektrit është diapazoni i frekuencës në të cilin është përqendruar energjia kryesore e sinjalit. Gama dinamike karakterizon raportin e fuqisë më të lartë të sinjalit të menjëhershëm Pmax me më të ulëtin vlerë e lejuar e cila përcaktohet nga fuqia e interferencës.
Një karakteristikë e rëndësishme e sinjaleve është edhe baza. Sinjalet quhen me brez të ngushtë (të thjeshtë) nëse dhe me brez të gjerë (të ndërlikuar) nëse
Sinjalet elementare të marra në daljen e UPS-së gjatë përdorimit të kodit pozicional mund të ndahen në grupet e mëposhtme:
sinjale që sigurojnë imunitet maksimal ndaj zhurmës në lidhje me zhurmën e luhatjes në kanalet përcaktuese. Energjia e këtyre sinjaleve është më shpesh e njëjtë: për një produkt skalar për sinjalet ortogonale, për sinjalet biortogonale, për të cilat vlera e m është gjithmonë e barabartë, çdo sinjal m korrespondon gjithmonë me një sinjal të kundërt, dhe sinjalet e mbetura janë ortogonale; sinjale jo ortogonale për të cilat plotësohet kushti
Një shembull i sinjaleve që ofrojnë imunitet maksimal ndaj zhurmës me një kanal përcaktues jo-shtrembërues dhe zhurmë të bardhë shtesë janë sinjalet e moduluara fazore dhe sinjalet bipolare rrymë e vazhdueshme. Sinjalet ortogonale përfshijnë sinjale binare modulimi i frekuencës(FM), nëse frekuencat e segmenteve sinjale harmonike janë shumëfisha të frekuencës së modulimit. Sinjalet biortogonale përdoren për dyfishin modulimi fazor, kur në modulimin fazor përdoren sinjale jo ortogonale, kur zhvendosjet ndërmjet sinjaleve individuale janë, për shembull, 0°, 120° dhe 240°.
Shumë probleme të analizës dhe sintezës sinjale reale janë thjeshtuar për faktin se këto sinjale, zakonisht komplekse në formë, mund të përfaqësohen në formë sinjale të thjeshta. Kjo është e përshtatshme për analizën e mëvonshme të kalimit të tyre nëpër qarqe të caktuara. Për shembull, një sinjal i caktuar mund të përfaqësohet si një grup përbërësish ortogonalë (sinjale elementare):
dhe në mënyra të panumërta. Regjistrimi (6.1) quhet seri e përgjithësuar e Furierit. Intervali tregon kohëzgjatjen e sinjalit. Meqenëse sistemi i funksioneve ortogonale të përdorura në zbërthim është i njohur paraprakisht, sinjali përcaktohet nga një grup koeficientësh peshimi për këto funksione.
Grupe të tilla numrash quhen spektra sinjalesh. Spektri i sinjalit, i paraqitur si një shumë e komponentëve spektralë (6.1), quhet diskret.
Nëse një grup diskrete nuk mjafton për të përfaqësuar sinjalin funksionet bazë dhe kërkohet një grup i panumërueshëm i funksioneve bazë që ndryshojnë në vlerën e parametrit p që ndryshon vazhdimisht, atëherë sinjali paraqitet në formën e një integrali
që quhet integrali i Furierit i përgjithësuar. Spektri i një sinjali të tillë karakterizohet nga një funksion i një ndryshoreje të vazhdueshme (3 dhe quhet e vazhdueshme.
Duke marrë parasysh kalimin e çdo komponenti të spektrit përmes qark linear me karakteristika të dhëna, sinjali në dalje të qarkut fitohet edhe në formën (6.1) ose (6.2) me koeficientë peshimi ose, në rastin e përgjithshëm, të ndryshëm nga ose dhe në varësi të karakteristikave të qarkut në shqyrtim.
Përveç analizës në teorinë e PDS, është e nevojshme të zgjidhen problemet e sintezës së sinjalit. Ato mund të jenë dy llojesh: sinteza strukturore - përcaktimi i formës së sinjaleve që plotësojnë kërkesat e specifikuara; sinteza parametrike - përcaktimi i parametrave të sinjaleve të një forme të njohur. Nëse në procesin e sintezës është e nevojshme të sigurohet ekstremi i një ose një tjetër funksioni (ose funksioni), i cili karakterizon cilësinë e sintezës, atëherë sinteza quhet optimale.
Në praktikë, sistemet e sinjalit të formave drejtkëndore dhe sinusoidale përdoren gjerësisht. Sinjalet drejtkëndore ndryshojnë nga njëri-tjetri për nga amplituda, kohëzgjatja, numri dhe vendndodhja e pulseve drejtkëndore në një interval njësi. Sinjalet elementare sinusoidale janë segmente të lëkundjeve sinusoidale që ndryshojnë nga njëri-tjetri në amplitudë, frekuencë dhe fazë.
