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关于通信信道的概念

浏览:9716  来源:通信人在线  日期:2020-03-02

1、狭义的信道与广义的信道

“通信信道”(Communication Channel)是以传输媒质为基础的信号通路的通称,简言之,信道是信号的传输通道。狭义的信道仅涉及传输媒质的特性和外界环境;广义的信道将包括与传输有关的设备在内,如变换装置、发送设备、接收设备、调制解调器等,有时还应包括馈线、天线。

2、有线信道与无线信道

根据信道使用的媒质不同,可以把信道分为有线信道与无线信道两类,即为狭义信道。有线信道包括对称电缆(最常见的是双纹线)、同轴电缆和光缆等。而无线信道通常又可包括:短波电离层反射传播(此时电离层应理解为中继设备,而不是传输信道)、超短波或微波视距传播、卫星信道(同样,此处卫星也是中继器)以及各种散射传播信道等。

3、模拟信道和数字信道

按信道内传输的信号的性质不同,又可以把信道分为模拟信道和数字信道。模拟信道质量的好坏用信号在传输过程中发生的失真及输出信噪比来衡量;数字信道的特性则用平均误码率及误码序列的统计特性来描述。

4、调制信道和编码信道

下图1为广义信道模型,它把广义信道定义为“调制信道”和“编码信道”。该模型的基本思路是:以调制解调器为参考点来划分信道的,采用哪个信道模型来讨论问题,取决于对观察点的界定。一对调制解调器间的信道称为调制信道,是对调制器输出至解调器输入间媒质本身的特性、收发设备的变换(如光/电转换)和外界干扰对已调信号的干扰的抽象。而在调制解调器之外的编码器输出至解码器输入之间的信道称为编码信道,是对其间各种变换功能(如调制与解调、光电转换等)的抽象,这种变换功能的结果将反映在编码信道在输出端(即解码器输入端)所产生的误码率上。应当特别注意的是,按照这种定义法,编码信道不包括编解码器,调制信道不包括调制解调器。因此,编码信道是编码器所使用的信道;而调制信道是调制解调器使用的信道。

4:两种广义信道:调制信道与编码信道

如果将图4中的模型稍加改造,将调制解调器划入调制信道也许更容易理解。调制解调器也可以像收/发变换器一样,看做信道内的一种变换功能。这样一来,调制信道成为与调制有关的信道,也避免了编码信道中包含调制解调器这样费解的成分,而不包含调制信道的编码信道就可直接与基带传输信道相对应。

该模型与实际的通信系统间的映射关系就不够明确。笔者认为对该模型必须作允许“零”功能的假设,即讨论不同的通信方式时,模型中部分功能方框可能局部消失或为“零”。例如,讨论数字基带传输系统时,图4中的编码信道中的调制解调器功能就蜕化为“零”,因为它不需要使用调制解调器而直接进行基带信号的传输。又如,非光纤通信的调制信道中的收/发变换功能也应当简化为“零”。当然,零功能的出现不会影响我们对信道的讨论。

有一点还应当指出,图4中编码器的输出是指信道信号编码输出,它与表达信息的数字基带信号(即信息代码波形)并不一定相同。如果不同,还需要进行两种编码间的变换,这就是所谓基带调制解调器的功能(不包括在图4功能之中)。如果两种编码相同,即成为数字基带传输系统。

5、恒参信道和变参信道

调制信道又分为恒参信道和变参(或随参)信道。信道传输函数不随时间变化的称为恒参信道;信道传输函数随时间变化的称为变参信道。虽然大多数实际信道并非严格意义下的恒参,但一般视作恒参信道对待,如有线电缆、光纤、波导、微波、光波视距通信、中长波地表波通信等信道。而短波通信信道则为变参信道

6、有记忆信道和无记忆信道

编码信道又分为有记忆信道和无记忆信道。因为编码信道传送的数字序列是一随机过程,如果前后码元的接受概率存在关联性则称之为有记忆编码信道,否则就称为无记忆编码信道。

7、离散信道和连续信道

从信息论的观点来看,信道可以概括为离散信道和连续信道。离散信道的输入与输出信号的时间函数都只取离散值;而连续信道的输入与输出信号的时间函数则取连续值。离散信道与前面讨论的编码信道模型相对应,其数学模型用转移概率来表示;连续信道则与调制信道模型相对应,其数学模型用时变线性网络来表示。这里应当特别注意的是:讨论信道是离散的还是连续时,是针对信道的输入与输出的外部特征而言的,这与信道内传输的信号进行频谱分析时,所讨论的频谱功率函数是否具有连续谱与离散谱完全不同。另外,以随机脉冲序列为信号波形特点的数字基带信号的功率频谱中既可能有离散频谱分量也可能有连续频谱分量。

小结:

信道是信号的通道,因此总是按照信号通过系统的方法去研究它。当然作为通信系统又有一些它自己的特点,这些一般的特性对任何的通信系统都是适用的,主要表现在以下7方面:线性系统、噪声系统、距离受限系、具频带受限系统、功率受限系统和时延性,体详见下表。

表:信道一般特性的表现

欲更多了解信道相关知识的请进入信道噪声概念信道编码

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