Канал связи относится либо к физической среде передачи, такой как провод, либо к логическому соединению через мультиплексированную среду, такую как радиоканал в телекоммуникациях и компьютерных сетях . Канал используется для передачи информации , например цифрового битового потока , от одного или нескольких отправителей к одному или нескольким получателям . Канал имеет определенную пропускную способность для передачи информации, часто измеряемую его полосой пропускания в Гц или скоростью передачи данных в битах в секунду .
Для передачи информационного сигнала на расстояние требуется какой-либо путь или среда. Эти пути, называемые каналами связи, используют два типа среды: телекоммуникационный кабель на основе линии передачи (например, витая пара , коаксиальный и оптоволоконный кабель ) и широковещательная передача (например, микроволновый , спутниковый , радио и инфракрасный порт ).
В теории информации канал относится к теоретической модели канала с определенными характеристиками ошибок. В этом более общем виде устройство хранения также является каналом связи, который можно отправлять (записывать) и получать (считывать), а также позволяет передавать информационный сигнал во времени.
Примеры каналов связи включают в себя:
Все эти каналы связи имеют общее свойство: они передают информацию. Информация переносится по каналу сигналом .
Можно создать математические модели канала, чтобы описать, как входной сигнал (передаваемый сигнал) отображается на выход (полученный сигнал). Существует множество типов и вариантов использования моделей каналов, специфичных для области коммуникации. В частности, формулируются отдельные модели для описания каждого уровня системы связи.
Канал можно смоделировать физически, пытаясь рассчитать физические процессы, которые изменяют передаваемый сигнал. Например, в беспроводной связи канал можно смоделировать путем расчета отражения от каждого объекта в окружающей среде. Также можно добавить последовательность случайных чисел для имитации внешних помех или электронного шума в приемнике.
Статистически канал связи обычно моделируется как кортеж , состоящий из входного алфавита, выходного алфавита и для каждой пары (i, o) входных и выходных элементов, вероятности перехода p(i, o) . Семантически вероятность перехода — это вероятность того, что символ o будет принят при условии, что i был передан по каналу.
Статистическое и физическое моделирование можно комбинировать. Например, в беспроводной связи канал часто моделируется случайным затуханием (известным как затухание ) передаваемого сигнала, за которым следует аддитивный шум. Термин затухание представляет собой упрощение основных физических процессов и отражает изменение мощности сигнала в ходе передачи. Шум в модели улавливает внешние помехи или электронный шум в приемнике. Если термин затухания является комплексным, он также описывает относительное время, необходимое сигналу для прохождения через канал. Статистические свойства затухания в модели определяются предыдущими измерениями или физическим моделированием.
Каналы связи также изучаются в схемах дискретно-алфавитной модуляции . Математическая модель состоит из вероятности перехода, которая определяет выходное распределение для каждой возможной последовательности входных каналов. В теории информации принято начинать с каналов без памяти, в которых распределение вероятностей на выходе зависит только от текущего входа канала.
Модель канала может быть цифровой или аналоговой.
В модели цифрового канала передаваемое сообщение моделируется как цифровой сигнал на определенном уровне протокола . Базовые уровни протокола заменяются упрощенной моделью. Модель может отражать показатели производительности канала, такие как скорость передачи данных , битовые ошибки , задержка , изменение задержки и т. д. Примеры моделей цифровых каналов включают в себя:
In an analog channel model, the transmitted message is modeled as an analog signal. The model can be a linear or non-linear, time-continuous or time-discrete (sampled), memoryless or dynamic (resulting in burst errors), time-invariant or time-variant (also resulting in burst errors), baseband, passband (RF signal model), real-valued or complex-valued signal model. The model may reflect the following channel impairments:
These are examples of commonly used channel capacity and performance measures:
In networks, as opposed to point-to-point communication, the communication media can be shared between multiple communication endpoints (terminals). Depending on the type of communication, different terminals can cooperate or interfere with each other. In general, any complex multi-terminal network can be considered as a combination of simplified multi-terminal channels. The following channels are the principal multi-terminal channels first introduced in the field of information theory[citation needed]: