1

Banja Luka College

Seminarski Rad

Teme: Karakteristike signala i

kominikacijski kanali

Predmet: Računarske mreže

2

Predmetni Profesor:Student: Radmila Bojanić

Danijel Motl 355/10

Sadrzaj

*Karakteristike signala…………………………………..………3

Teorija signala…………………………….……................……………3 Prikazi signala…………………………………………................….…5

Determinisani signali……………………………...................…..…7

Slucajni signali……………………………….…………...................…9

Komunikacijski kanali............................13

Primjeri......................................................................14

Modeli

kanala............................................................15

Vrste komunikacijski

kanala......................................17

3

*Literatura………………………………....................…………………19

Karakteristike signala

TEORIJA SIGNALA

Signali su mediji odnosno nosioci informacije. Tako električni signal nosi informaciju o temperaturi, o položaju preklopnika, o adresi Web servera, o visini glasa...

Signali mogu biti

*        vremenski i/ili prostorni

*       kontinuirani ili diskretni

*        realni ili kompleksni

*        skalarni ili vektorski

*        jednodimenzionalni (1-D) ili višedimenzionalni (k-D) 

4

 

Ovo je prostorno-vremenski, kontinuirani, višedimenzionalni (3-D), realni, vektorski signal 

Tipovi signala

*        Deterministički, aperiodički, periodički

*        Slučajni (stvarno, prividno ili pseudo)

Slika 1 Aperiodičan signal Slika 2 Periodičan signal

Slika 3 Slučajan signal

Pri svakom prijenosu signala kroz komunikacijski sistem, signal doživljava promijene, kojima je na izvoru cilj da se u njega 'utisne' poruka te se na

5

odredištu iz njega 'izvadi'. To znači da na neki način treba uticati na promjenu nekog od parametara signala (amplitudu, frekvenciju ili fazu) i znati je protumačiti. Postupak obrade signala u predaji s kojim se u prijenosni signal 'utiskuje' poruka naziva se MODULACIJA. Na prijamnoj strani se vrši obratni postupak, nazvan DEMODULACIJA.

Kakve god promijene signal doživio, matematička analiza, tj. razvoj u Fourier-ov red, pokazati će da se on u suštini sastoji od niza 'sinusnih' komponenti od kojih svaka ima svoje parametre, koje zbrojene zajedno daju signalu konačni oblik. Dakle, da bi se obrađeni signal, ili bolje reći složeni signal, prenio kroz komunikacijski kanal moraju se prenijete sve njegove komponente koje su pojedinačno 'sinusne' prirode.

PRIKAZI SIGNALA

Osnovni komunikacijski model možemo predstaviti slijedećom blok –semom:

Npr. govornik priča pa zbog šuma pojača svoj glas ili pak ponavlja ono što je rekao. To bi bilo zaštitno kodiranje kod običnog razgovora. Istu logiku primjenjujemo i kod telekomunikacijskih i informacijskih sistema. (opisati GSM)

Jednostavan blok prikaz sistema za prijenos informacija od tačke do tačke (point –to-point) u kojem uključujemo i zaštitno kodiranje bi bio slijedeći.

Izvor Odrediste

PRENOSPREDAJNIK PRIJAMNIK

SUM

6

 

Tako su isto: prijenos, prerada i prijam informacija u informacijskim sistemima nerazdvojivo povezani s pojmom signala. Različiti oblici informacije se mogu ostvariti pomoću signala, pa možemo reći da su signali materijalni nosioci informacije.

Zadatak svakog sistema je da prenese vjerno signale uz maksimalan sadržaj informacije. Da bi se to postiglo potrebno je sistem prilagoditi vrsti signala. U realnim informacijskim sistemima signali se prenose na veće ili manje udaljenosti najčešće u obliku elektromagnetskih titranja. Zbog toga se kao fizikalne veličine koje određuju karakter signala obično uzimaju napon ili struja, koji se mijenjaju u vremenu po određenom zakonu, ovisno o prirodi prenošene vijesti. Fizikalne karakteristike signala ćemo opisati matematičkom modelima koji će s dovoljno tačnosti prikazati osnovna svojstva realnih signala.

Signali imaju prostornu i vremensku razdiobu. Informacija je sadržana u onom parametru signala koji poprima promjenljivu vrijednost. Ta promjena ovisi o karakteru i količini informacije. Signali kod kojih su nosioci informacija samo koordinate mjesta nazivamo konfiguracijama. Ako je informacija opisana samo vremenskom koordinatom ili vremensko – prostornim koordinatama onda se signali kojima se prenose takve informacije nazivaju dešavanja. Pomoću tih koordinata opisujemo i fizikalna svojstva signala odnosno tako razlikujemo signale po njihovim fizikalnim svojstvima (pritisak zvuka, električni napon, temperatura itd.). Signale potom možemo razlikovati i po tome da li posjeduju ili ne posjeduju energiju potrebnu za otkrivanje informacije koju prenose. (žive-prenošene informacije i mrtve –pohranjene informacije)

Signale ćemo nazvati determinisanima ako su parametri koji ih određuju poznati u svakom trenutku vremena i oni pripadaju poznatoj vijesti. Ako su parametri signala u promatranim trenutcima vremena slučajne veličine onda takve signale nazivamo slučajni.

U realnim uvjetima nemoguće je predvidjeti vremenske promjene signala koji pripadaju određenim vijestima. Stoga je nužno da se realni signal promatra kao slučajni proces određen vjerovatnosnim karakteristikama.

IZVOR

INFO.

KODER

IZVORA

MODULATORZASTITNI

KODER

PRENOS

7

Prikazivanje determinisanog signala pomoću određene vremenske funkcije nazvat ćemo vremenskim prikazom signala (prikaz signala u vremenskoj domeni). Iz matematike nam je poznato da vremenski ograničenu funkciju možemo prikazati pomoću ortogonalnih funkcija kao što su npr. trigonometrijske funkcije koje nazivamo harmonici. Skup svih harmonika, (koji su određeni amplitudom, fazom i frekvencijom), kojim je određena vremenska funkcija prikazana čini frekvencijski spektar vremenske funkcije (signala). Na taj način se može prikaz funkcije (signala) u vremenskoj domeni zamijeniti prikazom u frekvencijskoj domeni, odnosno frekvencijskim spektrom datog signala u vremenu. Oba prikaza su adekvatna, a često je korisno primijeniti oba u rješavanju nekog problema

PRIJELAZ IZ VREMENSKE U FREKVENCIJSKU DOMENU SIGNALA

Napraviti ćemo jednu analogiju da bi lakše usvojili prijelaz signala iz vremenske u frekvencijsku domenu (dimenziju) i obrnuto. Kada razgovaramo o brojevima i recimo da sad prebrojimo koliko nas ima u učionici i ako nas je npr.15 (petnaest) taj iznos nam je odmah pojmljiv jer mi funkcioniramo i razmišljamo u dekadskom brojevnom sistemu. Ako bi sad isti taj broj zapisali u recimo binarnom brojevnom sistemu (1111) većina ljudi ne bi pojmila tu vrijednost kao petnaest mada smo broj petnaest napisali ali na drugi način (drugačijim parametrima). Također poznato nam je kako broj zapisan u jednom brojevnom sistemu prevodimo (pišemo) u drugi binarni sistem.

Pokušajmo tako razmišljati i kod analize signala. Dakle signal možemo posmatrati u vremenu (osciloskopom) ili isti taj signal možemo posmatrati u frekvenciji (analizatorom spektra) i također možemo prelaziti iz vremenskog promatranja u frekvencijsko i obrnuto.

Sve signale sukladno njihovoj prirodi tj. suštini možemo podijeliti u dvije skupine: determinisani i slučajni.

I jedne i druge možemo predstaviti funkcijama s vremenskom domenom te ih tako prevodimo u domen matematike. Matematičkom analizom tih funkcija opisujemo signale odnosno pojave tj. informacije koje predstavljamo signalima.

Determinisani signali

8

Determinisani signali se mogu definisati nekom vremenskom funkcijom i kad poznajemo tu funkciju onda je njihova vrijednost definisana u bilo kom trenutku (prošlost, sadašnjost i budućnost).

Za ispitivanje osobina determinisanih signala, ustvari za prijelaz zapisa signala iz vremenske domene u domenu frekvencija koristimo se harmonijskom analizom funkcija koje predstavljaju takve signale, a harmonijska analiza zasniva se na teoriji Fourierovih redova i transformacija. Determinisani signali mogu biti periodični i neperiodični.

Periodični Fourierovi redovi

Determinisani signali:

Neperiodični Fourierova transformacija

Periodična funkcija s vremenskom domenom (u vremenu), može se prikazati zbrojem harmoničkih komponenata pomoću razvoja u Fourierov red. Na taj način prelazimo iz vremenske u frekvencijsku domenu, odnosno datu vremensku funkciju predstavljamo tj. preslikavamo u domen frekvencija. Dobiveni niz harmonika (eksponencijala) u frekvenciji potpuno definiše analiziranu vremensku funkciju. Zato je to slika vremenske funkcije u domenu frekvencija (učestalosti).

Ova priča vrijedi i obrnuto, tj. iz frekvencijske domene možemo preći u vremensku domenu. Znači ako poznajemo signal u frekvenciji onda inverznim postupkom signal možemo preslikati u vrijeme. Očito je da je ovo preslikavanje vrijeme frekvencija funkcija jedan na jedan pa kažemo da imamo transformacijski par f(t) F(f)

Na slici 1 su prikazani harmonijski sinusni signali x1(t), x2(t) i x3(t) u vremenskoj domeni, a na slici 2 su ti signali prikazani u frekvenciji.

9

Slika 1 Prikaz signala u vremenu

Slika 2 Prikaz signala u frekvenciji

10

Slučajni signali

Većinu tehničkih problema u istraživanjima realnih informacijskih sistema ne možemo do kraja zadovoljavajuće riješiti samo pomoću metoda s determinisanim signalima. U realnim sistemima se nikad unaprijed ne može znati kakav će biti signal u pojedinim točkama sistema, a pogotovo ne možemo ta zbivanja predvidjeti. Naime, pojam informacije temelji se na odgovarajućoj prethodnoj neodređenosti podataka, pa kako su signali materijalni nosioci informacije, to oni također moraju poprimiti slučajni karakter. Kada bi se na izlazu sistema unaprijed znalo kakav će se signal predati, sistem ne bi bio ni potreban. Prema tome sistem je potreban zato da se sistemom prenose unaprijed nepoznati signali, a samim tim za odredište novi podaci.

Međutim, mi ipak od početka prijenosa informacija raspolažemo nekim podacima o signalima. Poznat je skup mogućih signala, tj. skup signala koji mogu biti predani u sistem. Npr. telegrafski sistem ima takvu strukturu da se njime mogu prenositi u kodiranom obliku svi znakovi abecede. Tako dolazimo do pojma statističkih karakteristika signala koje su sadržane u apriornim podacima o signalima. Radi toga će, u opštem slučaju, u proučavanju djelovanja realnih sistema na signale koji njima prolaze biti potrebno primijeniti statističke metode.

Samo opisivanje slučajnih procesa odnosno matematičkih funkcija kojim ih predstavljamo je dosta složeno. Srećom, mnoge praktične probleme možemo riješiti primjenom pojednostavljenih metoda koje nam omogućavaju jednostavnije karakteristike slučajnih procesa. To su u prvom redu: statističke srednje vrijednosti i korelacijske funkcije, zatim srednje vrijednosti po vremenu, funkcije razdiobe i spektralne gustoće.

Pri obradi signala može se u osnovi uticati na promjenu njegove amplitude, frekvencije i faze. Ako su ove promjene usklađene sa signalom poruke, ovaj postupak 'utiskivanja' signala poruke u signal koji se prenosi između izvora i odredišta (prijenosni signal), naziva se MODULACIJA. Postupak 'očitavanja' signala poruke iz prijenosnog signala naziva se DEMODULACIJA. Osnovni uvjet da bi se navedeno ostvarilo je da signal poruke ima mnogo manju frekvenciju od prijenosnog signala. Kako je moguće uticati na različite parametre prijenosnog signala otuda i različiti nazivi i kratice za pojedine vrste modulacije-demodulacije. Osnovne vrste su:

AM - promjena amplitude sinusnog signala po pravilima signala poruke

11

FM - promjena frekvencije sinusnog signala po pravilima signala poruke

PM - promjena faze sinusnog signala po pravilima signala poruke

U zadnjoj deceniji prošlog milenijuma uobičajeno se je pri prijenosu TV poruke, koristio amplitudno modulirani visokofrekventni signal za prijenos slike i frekventno modulirani visokofrekventni signal za prijenos govora. Oba signala zauzimala su dogovoreno frekventno područje nazvano 'KANAL'. Različiti kanali koristili su različite visokofrekventne signale kako se ne bi međusobno 'miješali'. Razlog korištenja visokofrekventnog signala kao nositelja signala poruke je zbog njegovog učinkovitog rasprostiranja kao elektromagnetskog vala, što u pravilu nije osobitost signala poruke. Kako su promjene parametra signala u skladu s promjenama koje diktira poruka ovakva vrsta prijenosa poruke spada u tehnologiju analogne modulacije prijenosnog signala. Primjena analogne modulacije u računalnoj tehnologiji nije raširena, ali je prisutna (kao modem), te nadalje neće biti predmet rasprave.

Digitalnu poruku predstavlja digitalni električni signal. To je signal koji se sastoji od DISKRETNIH stanja amplitude - napona ima ili nema i uopće nije važno koliki je. Bitna je samo prisutnost u vidu pozitivnog ili negativnog strujnog izlaza na predajniku i prepoznavanje tog stanja (ne oblika) u prijemniku. U većini slučajeva to se simbolički označava sa "1" i "0". Takav električni signal može se prenositi izravno na način da ga se kao različite naponske razine (samo dvije) uputi preko nekog fizičkog voda do primatelja, što je u računalnoj tehnologiji najčešće. Drugi je način je da s njim izvrši modulacija signala sinusnog oblika kojeg se potom šalje fizičkim medijem (vodič) ili slobodnim prostorom (radio valovi).

Ako se uzme slijed 101010101 vrlo lako se može uočiti sličnost sa sinusnim signalom. Amplituda je sa stanovišta poruke nebitna, ali je od značaja frekvencija. Što je frekvencija veća to znači da se u posmatranom vremenskom razdoblju može prenijeti više "1" i "0", odnosno više poruke-informacije.

12

Slika 1.3.2 Frekvencija digitalnog uzorka 1010101...

Prema slici 1.3.2 moglo bi se zaključiti da sam sinusni signal može prenijeti poruku tipa 101010101..., no ako je poruka tipa 1111000011110000..., dužina trajanja impulsa, sastavljenog kao grupa od četiri posebna impulsa se povećava, a frekvencija se smanjuje, a ako je recimo oblika 110000001100000011000000... mijenja se dužina trajanja pozitivnog impulsa, dužina trajanja negativnog impulsa i frekvencija nije jednoznačno određena veće se po Fourier-ovoj analizi složeniji signal sastoji od više sinusnih signala različite amplitude i frekvencije.

Matematička analiza za pravougaoni signal prema slici 1.3.2 pokazala bi da se on sastoji od sinusnog signala osnovne frekvencije 'f' te niza signala manjih po amplitudi i većih po frekvenciji (harmonične komponente) kako to prikazuje animacija na slici 1.3.3 ali samo za dvije harmonične komponente.

Teorija kaže da pravougaoni impulsi sadrže velik broj harmoničnih komponenti i zauzimaju opseg frekvencija koji je vrlo širok (teoretski - beskonačno). U praksi se smatra da je signal po obliku 'gotovo' originalan (pravougaon) ako se iz predajnika u prijemnik prenese prvih sedam harmoničnih komponenti. Jednačina, koja po Fourier-ovom razvoju u red, opisuje pravougaoni signal i njegove komponente je:

Ako je n=1 radi se o osnovnoj sinusnoj komponenti amplitude [4/π]*[1/(2*n-1)]=4/π i frekvencije f*(2*n-1)]=f , za n=2 dobiva se komponenta amplitude

13

[4/π]*[1/(2*2-1)]=4/(3*π) i frekvencije f*(2*2-1)]=3*f, za n=3 harmonik ima amplitudu 4/(5*π) i frekvenciju 5*f, te naredni harmonik amplitude 4/(7*π) i frekvencije 7*f i tako do beskonačnosti.

Pojedine komponente pravougaonog signala (harmonici) imaju frekvenciju koja je samo neparni umnožak osnovne, dakle diskretne vrijednosti frekvencija, i kojima amplituda u osnovi pada po obrascu sin(x)/x , što ukazuje da su promjenjive veličine i faze. Pojedine komponente mogu se prikazati na drugačiji način u odnosu na sliku 1.3.3. Ako se na apscisi postavi frekvencija 'f' a na ordinati amplituda pojedinih komponenti dobiti će se frekvencijski spektar signala, odnosno njegov prikaz u FREKVENTNOJ DOMENI.

Slika 1.3.4 Amplituda harmonika pravouglog impulsa.

Na slici se vidi da 10. harmonik, frekvencije 19*f, ima nacrtanu veću amplitudu nego bi je trebalo nacrtati, no može se zaključiti da amplitude harmonika s višim frekvencijama vrlo brzo opadaju te da je njihov udio u oblikovanju signala sve manji. No u praksi nije moguće prenijeti cjelokupni frekventni SPEKTAR pravougaonog impulsa. Svjesno se ide na odbacivanje komponenti koje su manje od polovice amplitude osnovnog signala. Ispuštanje viših harmonijskih komponenti uzrok je izobličenju, no moderna elektronika raznim metodama analize zna vrlo uspješno prepoznati o kakvom se impulsnu radi. Prema slici 1.3.3 već dva harmonika uz osnovni signal daju zadovoljavajući rezultat. Upravo u navedenom očitava se 'otpornost' digitalnih sistema, jer im oblik impulsa nije bitan već njegovo prepoznavanje, što se raznim metodama usporedbe (korelacije) između primljenog impulsa i pravougaonog predloška vrlo efikasno ostvaruje uz gotovo beznačajne gubitke.

Koliki bi komponenti u frekventnoj domeni imao sinusni signal? Jednu naravno. Signal velike amplitude i uskog spektra obično je nekakva kratka smetnja velike snage, a ako je i stalo prisutna može se lako izolirati. No prisutnost cijelog niza frekvencija unutar nekog frekventnog raspona

14

(spektra) sa slučajnim promjenama amplitude i frekvencije, nazvano šum, može vrlo učinkovito omesti komunikaciju. Kvaliteta sistema za komunikaciju očitije se upravo u tome koliko je otporan na svoj vlastiti generirani šum i vanjski šum.

No to nije, sa stanovišta korisnika ono što on može u cijelosti iskoristiti, osobito ako je u sistemu koji zajednički koristi s drugima (računalna mreža). Dio koji korisnik može ostvariti od raspoloživog bandwith-a naziva se PROPUSNOST - THROUGHPUT (TP) i ovisi o raznim uvjetima, kao broju aktivnih korisnika na mreži, tipu podataka koji se prenose, vrsti uređaja i drugom.

Pa ako se zna koliko je jedna datoteka velika (koliko u njoj ima bit-a) i ako se zna koliki je raspoloživi BW (teoretski 56kbps za modem) može se izračunati koliko vremena treba da se podaci prenesu od jednog mjesta do drugog.

S - veličina datoteke (bit-a)BW - propusna moć kanala (bps)T - vrijeme potrebno za prijenos (s)

Naravno, u praksi je nemoguće iskoristiti cijeli BW, osobito ako ga dijeli više korisnika. Tada se propusnost za svakog korisnika računa s TP umjesto BW. Neograničene količine bit-ova mogu se poslati preko komunikacijskog kanala, samo je pitanje koliko za to treba vremena. Što je propusnost veća za to će trebati manje vremena. Ako je moguće prenijeti dovoljno bit-ova da se prenese slika neke veličine 25 puta u sekundi eto prijenosa slike u realnom vremenu. Ako je BW premali mogu se sve slike s vremenom skupiti te potom prikazati, ali to nije komunikacija u realnom vremenu. Prvo bi bilo nekakva video konferencija izravno, a drugo izvještaj pojedinih sudionika video konferencije nakon što se prikupe svi potrebni bit-ovi. Za TV signal (analogni) ovo nije moguće. Ako nema raspoloživog propusnog opsega nema ni prijenosa.

Kominikacijski kanali

U oblasti telekomunikacija i računarskih mreža, komunikacioni kanal, ili kanal, se odnosi ili na fizički medijum prenosa, kao što su žice, ili logička veza preko multipleksiranog medija, kao što su radio stanice.

15

Kanal se koristi da prenese signal informacije, na primer, digitalni bitova, sa jednog ili više pošiljalaca (ili predajnika) na jednu ili više prijemnika. Kanal ima određeni kapacitet za prenos informacija, često mjereno po propusnosti opsega u Hz ili brzine prenosa podataka u bitovima po sekundi

U teoriji informacija, kanal se odnosi na teorijski model kanala sa određenim karakteristikama greške. U tom opštem mišljenju, uređaj za skladištenje je takođe vrsta kanala, koji se mogu poslati (pisani) i primiti (čitanje).

Primjeri

Kanal može uzeti mnoge oblike. Primjeri komunikacionih kanala su:

1. Veza između iniciranih i prekidanih čvorova kola.

2. Jedan put obezbeđuje prenos preko medija ili

16

fizičko razdvajanje, kao što je multiparni kabl električna separacija, kao što je frekvencijska podjela ili

vremenska podjela multipleksiranaj

3. Put za prenošenje električnih i elektromagnetnih signala, obično se razlikuje od drugih paralelne puteve.

memorija koji može da komunicrati porukom tokom vremena, kao i sa prostorom

deo medijuma za skladištenje, kao što su numere ili frekfencijski opseg, koji je dostupan za čitanje ili pisanje date stanice ili glave.

bafer od koje poruke se mogu "staviti" i "dobio".

4. U sistemu komunikacija, fizička ili logička veza koja spaja izvor podataka za podatke tone.

5. Specifičnih radio frekvencija, par ili grupa frekvencija, obično ime u slovo, broj ili kodne reči, a često dodeljuju međunarodnim sporazumom.

Primjeri:

Nautika VHF radio koristi oko 88 kanala u VHF opsegu za dvosmernu komunikaciju FM glas. 16 kanala, na primer, 156.800 MHz. U SAD-u, sedam dodatnih kanala, VKS1 - VKS7, se dodeljuju za vremenske emitovanja.

televizija kao što su Sjeverna američki TV kanal 2 = 55.25 MHz Kanal 13 = 211.25 MHz. Svaki kanal je širok 6 MHz. Pored ovih "fizičkih kanala", televizija ima i "virtuelnei kanale".

Vi-Fi se sastoji od nelicenciranog kanala 1-13 od 2412 MHz do 2484 MHz u 5 MHz.

Radio stanicu između amaterskih radio repetitora i pršuta koristi dve grupe često 600 kHz (0,6 MHz) Apart. Na primer, repetitor koji prenosi na 146,94 MHz, obično sluša na šunke emituje na 146,34 MHz.

2. Soba u Internet Relai Chat (IRC), mreža, u kojoj učesnici mogu da komuniciraju jedni sa drugima.

Sve ove kanale komunikacije dele svostvo da prenose informaciju. Informacije se prenose kroz kanal pomoću signala

Modeli kanala

17

Kanal može biti fizički modeliran pokušavajući da izračuna fizičke procese koji menjaju prenose signala. Na primer, u bežičnim komunikacijama kanal može biti modelovan izračunavanjem refleksije sa svakog objekta u okruženju. Niz slučajnih brojeva može se dodati da simuliraju vanjske smetnje i / ili elektronsku buku u prijemniku.

Statistički komunikacioni kanal se obično modelira kao trostruki , a sastoji se od input pisma, output pisma, a za svaki par (I, O) od ulaznih i izlaznih elemenata tranzicije verovatnoće P (i, o). Semantički, verovatnoća tranzicije je verovatnoća da simbol O primljen s obzirom da i prenose preko kanala.

Statistički i fizičko modeliranje se mogu kombinovati. Na primer, u bežičnim komunikacijama, kanal je često modeliran slučajnim prigušenjem (poznat kao opadajuć) od prenosenog signala, praćen aditivnim šumom. Slabljenje je izraz pojednostavljenja osnovnih fizičkih procesa i snimanja promene u snazi signala tokom prenosa. Buka u modelu obuhvata eksterne smetnje i / ili elektronsku buku prijemniku. Ako se termin slabljenje cjelina to takođe opisuje relativno vrijeme potrebno da signal prođe kroz kanal. Statistike slučajnih slabljenja odredjeno je prethodnim merenjima ili fizičkih simulacija.

Modeli kanala mogu biti kontinuirani modeli kanala tako da ne postoji limit koliko mogu upravo njihove vrednosti biti definisana.

Komunikacioni kanali su takođe analizirani u okviru diskretnog pisma .To odgovara aptrakciji u stvarnom svjetu komunikacionih sistema u kome analogno-> digitalni i digitalno-> analogni blokovi su van kontrole dizajnera. Matematički model se sastoji od tranzicijske verovatnoće da precizira izlaznu distribuciju za svaki mogući redosled ulazni kanala. U teoriji informacija, to je uobičajeno da se počne sa pamćenjem kanala u kojima izlaz raspodele verovatnoća zavisi samo od trenutnog ulaznog kanala.

Kanal model može biti ili digitalni (kvantifikovati, npr binarni) ili analogni.

Digitalni model kanala

U digitalnom modelu kanala, prenos poruka je modeliran kao digitalni signal na određenim protokol sloja. Temeljni slojevi protokola, kao što su fizički sloj tehnika prenosa je zamenjen pojednostavljenim modelom. Model može da odražava mere performansi kanala , kao što su brzine protoka, malo grešaka, latencija / kašnjenje, odlaganje promena, itd. Primeri digitalnih modela kanala su:

18

• Binarni simetrični kanal (BSC), diskretni memorijski kanal sa određenom verovatnoćom malo grešaka

• Binarni burst(kratak signal) bit greške model kanala, je kanal "sa memorijom"

• Binarni brisajuci kanal (BEC), diskretan kanal sa izvjesnom bit greškom detekcijom (brisanje) verovatnoćom

• Paket brisajućeg kanala, gde su paketi izgubljeni sa određenom vjerovatnoćom gubitka paketa ili paketa grešaka

• proizvoljno naizmjenični kanali (AVC), gde se ponašanje i stanje kanala može slučajno promeniti

Analogni model kanala

U analogni model kanala, prenos poruka je modelovan kao analogni signal. Model može biti linearni ili nelinearni, vremenski kontinuirani ili vremenski diskretni (uzorkovanih), memorijski ili dinamički (što dovodi do burst grešaka), vremenski invarijantne ili vrijeme-varijanta (takođe dovodi do burst grešaka), opseg, propuštajućem opsegu (RF signala modela), realnih ili kompleksnih-vrednosti signala modela. Model može da odražava sledeće oštećenja kanala:

• Buka modela, na primer,

o aditiv bjelim Gausovim šumom (AVGN) kanal, linearnom modelu kontinuiranog pamćenja

o Faza buke model

• Ometanje modela, na primer, unakrsni razgovor (ko-kanalne interferencije) i Intersimbolska interferencija (ISI)

• distorzije modela, na primer, ne-linearni kanal modela izazivajući intermodulaciona izoblicenja (IMD)

• Frekventni odziv model, uključujući slabljenje i faze-SHIFT

• Grupa kašnjenje modela

• Modeliranje osnovnih tehnika fizičkog sloja prenosa, na primer, kompleks-vrednosti ekvivalent osnovnom modelu modulacije i frekventni odziv

• Radio frekvencija prostiranja modela, na primer,

19

o Bilježenje distance gubitka puta model

o Model slabljenja, na primer Raileigh slabljenja, Ricean slabljenja, dnevnik-normalan senke slabjenja i frekventni selektivne (disperzivnim) slabljenja

o Doplerov pomak model, koji u kombinaciji sa feding rezultatima u vrijeme-varijanta sistema

o Precrtavanje zrakom modeli, koji pokušavaju da oblikuje prostiranje i distorziju signala za navedene predajnik-prijemnik geometrije, terenske vrste, i antene

o Mobilnost modela, što takođe izaziva vremena varijanta sistema

Vrste komunikacijskih kanala

• Digitalni (diskretni) ili analogni (kontinualni) kanal

• Opseg modulacijske frekfencije i opseg kanala

• Prenos medija, na primer, kanal od vlakna

• Multipleksirani kanal

• Virtuelni kanal računarske mreže

• Simpleks komunikacija, dupleks komunikaciju ili polu dupleks komunikacijski kanal

• povratni kanal

• uplink ili dovnlink (uzvodni ili nizvodni kanal)

• Broadcast kanal, kanal unicast ili multicast kanal

Multi-terminalni kanali, sa molbom za celularni sistemi

U mrežama, za razliku od tačka-tačka komunikacijama, komunikacioni mediji su podjeljeni između više čvorova (terminala). U zavisnosti od vrste komunikacije, različiti terminali mogu da sarađuju ili se mešaju jedni sa drugima. U principu, bilo koji kompleks više terminalne mreže može se smatrati kao kombinacija pojednostavljenih multi-terminalnih kanala.

20

Sledeći kanali su glavni kanali više terminala koji je prvi put predstavljen u oblasti teorije informacija

• tačka-više tačaka kanal, takođe poznat kao medij emitovanja (ne treba mešati sa emitovanjem kanala): u ovom kanalu, jedan pošiljalac šalje više poruka na različite čvorove destinacije. Svi kanali osim bežični radio-veza se može smatrati elektronskim medijima, ali ne mogu uvek pružiti radiodifuzni servis. Downlink i celularni sistem se može smatrati kao tačka -više tačaka kanal, ako je samo jedna ćelija posmatrana i inter-ćelija ko-kanalne interferencije je zanemarena. Međutim, komunikacioni servis telefonskog poziva je unicasting.

• Višestruki pristup kanalu: u ovom kanalu, više pošiljaoca prenose više mogućih različitih poruka preko djeljenog fizičkog medijuma na jedan ili više čvorova destinacije. Ovo zahteva kanal pristup šemu, uključujući kontrole za pristup medijima (MAC) protokol kombiniran sa multipleksiranom šemom. Ovaj kanal model ima primenu u uplinku od celularnih mreža.

• Relejni kanal: u ovom kanalu, jedan ili više srednjih čvorova (koji se nazivaju relej, repetitor ili čvorova za popunjavanje praznina) sarađuje sa pošiljaocom da pošalje poruku na krajnji odredišnnji čvor. Relej čvorovi se smatraju mogućim dodatakom u narednom mobilnom standardu kao 3GPP Long Term Evolution (LTE).

• Smetnje kanala: u ovom kanalu, dva različita pošiljaoci prenose svoje podatke na različite destinacije čvorova. Dakle, različiti pošiljaoci mogu da imaju moguća cross-talk ili ko-kanalne interferencije na signal drugog. Između ćelija smetnje u ćelijske bežične komunikacija je primer mešanja kanala. U sistemima sa proširenim spektrom kao što su 3G, smetnje mogu da se javi unutar ćelije, ako ne-ortogonalni kodovi se koriste.

• unicasting kanal je kanal koji pruža unicasting uslugu, odnosno da šalje podatke upućenom jednom određenom korisniku. Uspostavljen telefonski poziv je primer.

• emitovani kanal je kanal koji pruža emitovani servis, odnosno da šalje podatke upućenom svim korisnicima u mreži. Celularne mreže primeri su pejdžing usluga kao i multimedija emitovanje multikast servisa.

• Istovremeno slanje kanal je kanal gde se podaci upućena grupi pretplate korisnika. LTE ekampels su fizički Multikast kanala (PMCH) i MBSFN (multicast broadcast Single Frekuenci Netvork).

Iz gore 4 osnovne Multi-terminala kanala, višestruki pristup kanal je jedini čiji je kapacitet regiona poznat. Čak i za poseban slučaj Gausovog scenarija,

21

kapacitet region ostala 3 kanala osim emitovanja kanala je nepoznato u cjelini.

Literatura

* http://www.fesb.hr

* http://www.irb.hr/

* http://sh.wikipedia.org

22

*http://en.wikipedia.org/wiki Channel_(communications)