Pour organiser le transfert de données, vous devez utiliser lignes et canaux de communication, qui communiquent entre ordinateurs, téléphones, télégraphes et autres moyens de communication.

Les informations transmises se situent dans un environnement physique, qui peut être constitué de différents types de câbles et de fils, ainsi que dans l'espace environnant.

Quelle est la différence entre les canaux de communication et les lignes de communication ?

Bien que les deux concepts soient souvent identifiés, ils présentent certaines différences que vous devez connaître afin de construire une communication d'information correcte. Grâce aux canaux, la communication est transmise dans un sens ou dans deux si l'échange a lieu entre le récepteur et l'émetteur. Les lignes de communication, quant à elles, sont constituées de la connexion de plusieurs canaux ; elles peuvent également n'avoir qu'un seul canal.

Les lignes de communication suivantes existent :

• Filaire ;


• Câble;


• Sans fil.

Examinons de plus près chaque type de ligne et découvrons leurs capacités, avantages et inconvénients.

Lignes de communication filaires (aériennes)

Ces lignes peuvent être utilisées pour transporter des signaux télégraphiques, téléphoniques ou informatiques. Ils sont constitués de fils par lesquels les données sont échangées. Ce type de communication convient à la transmission de signaux numériques et analogiques, c'est pourquoi sa popularité est assez élevée.

Les inconvénients d'une telle connexion incluent la vitesse de transmission du signal relativement faible et le faible degré d'immunité contre les interférences. Il est également possible que des abonnés peu scrupuleux se connectent simplement sans autorisation, ce qui entraîne une diminution de la qualité de la transmission des données et des pertes financières pour les diffuseurs.

Lignes de communication par câble

La structure du câble peut être différente, mais ils sont essentiellement tous constitués de groupes de conducteurs traités avec une isolation fiable.

Les types de câbles suivants sont utilisés pour l'échange de données dans les réseaux informatiques :

• Paire torsadée - se compose de deux fils en cuivre torsadés ensemble et recouverts d'une gaine non blindée ou blindée. Cette méthode de connexion des conducteurs contribue à augmenter l'immunité au bruit : il est possible que plusieurs paires de fils torsadées soient contenues dans un câble à la fois. Cette connexion est la moins chère et la plus accessible ; l'installation des câbles est assez simple, ce qui conduit à des connexions non autorisées aux réseaux par les mêmes abonnés sans scrupules.


• Câble coaxial - se compose d'un conducteur central dont le rôle est joué par un fil de cuivre et d'un écran conducteur, le plus souvent une feuille d'aluminium ou une tresse de cuivre. Il y a un matériau isolant entre le conducteur principal et l'écran, et la partie extérieure de l'écran est également recouverte d'isolant. Cette méthode de connexion est plus coûteuse et demande plus de main-d'œuvre, il y a donc moins de connexions non autorisées. Ces lignes se caractérisent par une bonne immunité contre les interférences et une vitesse de transfert d'informations élevée.


• Le câble à fibre optique a une structure similaire au câble coaxial, mais au lieu d'un conducteur en cuivre, ce câble utilise une fine fibre de verre, le rôle d'isolation interne est assuré par une coque en plastique ou en verre, qui ne laisse pas s'échapper la lumière, elle forme complète réflexion interne. Il est à noter que les signaux ne peuvent traverser la fibre que dans un seul sens, c'est pourquoi ils sont disposés par paires dans les câbles. L'installation de telles lignes de communication demande beaucoup de travail, le câble lui-même est assez sensible aux dommages, mais il offre en même temps la vitesse de transmission du signal la plus élevée, jusqu'à 3 Gbit/s. Si un câble à fibre optique est utilisé, un convertisseur électrique-lumière doit être utilisé du côté transmission et un convertisseur de signal lumière-électrique doit être utilisé du côté réception.

Canaux de communication sans fil

Lignes et canaux de communication peut être construit sur l’exploitation de canaux radio terrestres ou satellites sans fil. Les canaux de relais radio sont un groupe de stations répéteurs situées dans un certain ordre à une certaine distance les unes des autres. Ils sont utilisés dans le domaine des communications cellulaires et pour transmettre d'autres types de signaux au sein d'une ville ou d'une région.

Les communications par satellite sont assurées par des satellites situés en orbite terrestre et faisant office de relais. Le signal de la station émettrice au sol va au satellite et du satellite, il est transmis à la station de réception au sol.

Ce mode de communication permet d'assurer la communication avec les habitants des régions les plus reculées de la planète, puisque les satellites sont le plus souvent lancés non pas un à la fois, mais en groupe. Tous les répéteurs sont situés en orbite à une certaine distance les uns des autres, de sorte qu'ensemble, ils peuvent couvrir presque tout le globe.

Exemples de lignes et de canaux de communication sur l'exposition

Vous pourrez découvrir les lignes et les canaux de communication qu'utilisent les entreprises modernes lors d'une exposition spécialisée qui aura lieu au Parc des Expositions Expocentre.

L'exposition sera dédiée aux nouveaux produits dans le domaine informatique. L'événement présentera les dernières solutions techniques pour la communication.

Caractéristiques

Les caractéristiques de canal suivantes sont utilisées

Immunité au bruit

Immunité au bruit A = 10 lg ⁡ P m i n s i g n a l P n o i s e (\displaystyle A=10\lg (P_(min~signal) \over P_(noise))). Où P m i n s i g n a l P n o i s e (\displaystyle (P_(min~signal) \over P_(noise)))- rapport signal/bruit minimum ;

Volume de la chaîne

Volume de la chaîne V (style d'affichage V) déterminé par la formule : V k = Δ F k ⋅ T k ⋅ D k (\displaystyle V_(k)=\Delta F_(k)\cdot T_(k)\cdot D_(k)),

Où Tk (\ displaystyle T_ (k))- temps pendant lequel le canal est occupé par le signal transmis ;

Pour transmettre un signal via un canal sans distorsion, le volume du canal Vk (\ displaystyle V_ (k)) doit être supérieur ou égal au volume du signal Vs (\ displaystyle V_ (s)), c'est . Le cas le plus simple d'ajustement du volume du signal dans le volume du canal est de réaliser les inégalités Δ F k ⩾ Δ F s (\displaystyle \Delta F_(k)\geqslant ~\Delta F_(s)), T k ⩾ T s (\displaystyle T_(k)\geqslant ~T_(s))> et Δ D k ⩾ Δ D s (\displaystyle \Delta D_(k)\geqslant ~\Delta D_(s)). Néanmoins, V k ⩾ V s (\displaystyle V_(k)\geqslant ~V_(s)) peut être effectué dans d'autres cas, ce qui permet d'obtenir les caractéristiques de canal requises en modifiant d'autres paramètres. Par exemple, à mesure que la gamme de fréquences diminue, la bande passante peut être augmentée.

Classification

Il existe de nombreux types de canaux de communication, parmi lesquels les plus courants sont les canaux de communication filaires (aériens, câble, fibre, etc.) et les canaux de communication radio (troposphérique, satellite, etc.). De tels canaux, à leur tour, sont généralement qualifiés sur la base des caractéristiques des signaux d'entrée et de sortie, ainsi que des changements dans les caractéristiques des signaux en fonction de phénomènes se produisant dans le canal tels que l'évanouissement et l'atténuation des signaux.

En fonction du type de support de propagation, les canaux de communication sont divisés en canaux filaires, acoustiques, optiques, infrarouges et radio.

Les canaux de communication sont également classés en

• continu (signaux continus à l'entrée et à la sortie de la voie),
• discret ou numérique (à l'entrée et à la sortie de la voie - signaux discrets),
• continu-discret (à l'entrée de la voie - signaux continus, et à la sortie - signaux discrets),
• discret-continu (à l'entrée du canal il y a des signaux discrets, et à la sortie il y a des signaux continus).

Les canaux peuvent être linéaires et non linéaires, temporels et spatio-temporels. Il est possible de classer les canaux de communication par gamme de fréquences.

Modèles de canaux de communication

Le canal de communication est décrit par un modèle mathématique dont la tâche se réduit à déterminer les modèles mathématiques de sortie et d'entrée et S 1 (\style d'affichage S_(1)), ainsi que l'établissement d'une connexion entre eux, caractérisé par l'opérateur L (style d'affichage L), c'est

S 2 = L (S 1) (\displaystyle S_(2)=L(S_(1))).

Modèles de canal continu

Les modèles de canal continu peuvent être classés en modèle de canal de bruit gaussien additif, modèle de canal de signal à phase indéterminée et de bruit additif, et modèle d'interférence intersymbole et de canal de bruit additif.

Modèle de canal idéal

Le modèle de canal idéal est utilisé lorsque la présence d’interférences peut être négligée. Lors de l'utilisation de ce modèle, le signal de sortie S 2 (\style d'affichage S_(2)) est déterministe, c'est-à-dire

S 2 (t) = γ S 1 (t − τ) (\displaystyle S_(2)(t)=\gamma ~S_(1)(t-\tau))

où γ est une constante qui détermine le coefficient de transmission, τ est un retard constant.

Modèle d'un canal avec une phase de signal incertaine et un bruit additif

Le modèle de canal avec une phase de signal incertaine et un bruit additif diffère du modèle de canal idéal en ce sens τ (\ displaystyle \ tau) est une variable aléatoire. Par exemple, si le signal d'entrée est à bande étroite, alors le signal S 2 (t) (\displaystyle S_(2)(t))à la sortie d'un canal avec une phase de signal incertaine et un bruit additif est déterminé comme suit :

S 2 (t) = γ (c o s (θ) u (t) − s je n (θ) H (u (t)) + n (t) (\displaystyle S_(2)(t)=\gamma (cos(\ thêta)u(t)-sin(\thêta)H(u(t))+n(t)),

où il est pris en compte que le signal d'entrée S 1 (t) (\ displaystyle S_ (1) (t)) peut être représenté comme suit :

S 1 (t) = c o s (θ) u (t) − s je n (θ) H (u (t)) (\displaystyle S_(1)(t)=cos(\theta)u(t)-sin(\ thêta)H(u(t))),

Où H() (\displaystyle H())- Transformée de Hilbert, θ (\displaystyle \theta)- phase aléatoire dont la répartition est généralement considérée comme uniforme sur l'intervalle

Modèle de canal avec interférence intersymbole et bruit additif

Le modèle d'un canal avec interférence intersymbole et bruit additif prend en compte l'apparition d'une diffusion du signal dans le temps due à la non-linéarité de la caractéristique phase-fréquence du canal et à la limitation de sa bande passante, c'est-à-dire par exemple lors de la transmission de signaux discrets. messages via un canal, la valeur du signal de sortie sera influencée par les réponses du canal non seulement au caractère transmis, mais également aux caractères antérieurs ou ultérieurs. Dans les canaux radio, l'apparition d'interférences entre symboles est influencée par la propagation par trajets multiples des ondes radio.

Contrôle

Communication, communication, radioélectronique et appareils numériques

Un canal de communication est un système de moyens techniques et un support de propagation de signaux permettant de transmettre des messages (pas seulement des données) d'une source à un destinataire (et vice versa). Un canal de communication, entendu au sens étroit (chemin de communication), ne représente que le support physique de propagation du signal, par exemple une ligne de communication physique.

Question n°3 « Canaux de communication. Classification des canaux de communication. Paramètres du canal de communication. Condition de transmission d’un signal sur un canal de communication.

Lien

Lien un système de moyens techniques et un environnement de propagation de signaux pour transmettre des messages (pas seulement des données) d'une source à un destinataire (et vice versa). Canal de communication, entendu au sens étroit ( chemin de communication ), représente uniquement le support physique de propagation du signal, par exemple une ligne de communication physique.

Le canal de communication est conçu pour transmettre des signaux entre des appareils distants. Les signaux transportent des informations destinées à être présentées à l'utilisateur (personne) ou à être utilisées par des programmes d'application informatiques.

Le canal de communication comprend les composants suivants :

1. dispositif de transmission ;
2. dispositif de réception ;
3. support de transmission de nature physique variée (Fig. 1).

Le signal généré par l'émetteur et porteur d'informations, après avoir traversé le support de transmission, arrive à l'entrée du dispositif de réception. Ensuite, les informations sont séparées du signal et transmises au consommateur. La nature physique du signal est choisie de manière à ce qu'il puisse se propager à travers le support de transmission avec une atténuation et une distorsion minimales. Le signal est nécessaire en tant que porteur d'informations ; il ne transporte pas lui-même d'informations.

Fig. 1. Canal de communication (option n°1)

Fig.2 Canal de communication (option n°2)

Ceux. il s'agit d'un dispositif technique (canal) (technique + environnement).

Classification

Il y aura exactement trois types de classifications. Choisissez selon le goût et la couleur :

Classement n°1 :

Il existe de nombreux types de canaux de communication, les plus courants étantcanaux filaires communications ( aérien, câble, fibre etc.) et canaux de communication radio (troposphérique, satelliteet etc.). De tels canaux, à leur tour, sont généralement qualifiés sur la base des caractéristiques des signaux d'entrée et de sortie, ainsi que des changements dans les caractéristiques des signaux en fonction de phénomènes se produisant dans le canal tels que l'évanouissement et l'atténuation des signaux.

En fonction du type de support de distribution, les canaux de communication sont divisés en :

• filaire;
• acoustique;
• optique;
• infrarouge;
• chaînes de radio.

Les canaux de communication sont également classés en :

• continu (à l'entrée et à la sortie des signaux continus du canal),
• discret ou numérique (signaux discrets à l'entrée et à la sortie de la voie),
• continu-discret (à l'entrée du canal il y a des signaux continus, et à la sortie il y a des signaux discrets),
• discret-continu (à l'entrée du canal il y a des signaux discrets, et à la sortie il y a des signaux continus).

Les chaînes peuvent ressembler à linéaire et non linéaire, temporaire et spatiotemporel.

Classification possible des canaux de communication par gamme de fréquences.

Les systèmes de transmission d’informations sont monocanal et multicanal . Le type de système est déterminé par le canal de communication. Si un système de communication est construit sur le même type de canaux de communication, son nom est alors déterminé par le nom typique des canaux. Sinon, le détail des caractéristiques de classification est utilisé.

Classement n°2 (plus détaillé):

1. Classement selon la gamme de fréquences utilisée

• Kilomètre (DV) 1-10 km, 30-300 kHz ;
• Hectométrique (HW) 100-1 000 m, 300-3 000 kHz ;
• Décamètre (HF) 10-100 m, 3-30 MHz ;
• Mètre (MV) 1-10 m, 30-300 MHz ;
• UHF (UHF) 10-100 cm, 300-3 000 MHz ;
• Onde centimétrique (CMW) 1-10 cm, 3-30 GHz ;
• Onde millimétrique (MMW) 1-10 mm, 30-300 GHz ;
• Décimimiteur (DMMV) 0,1-1 mm, 300-3000 GHz.
  1. Selon la direction des lignes de communication
     • dirigé ( différents conducteurs sont utilisés) :
• coaxial,
• paires torsadées à base de conducteurs en cuivre,
• fibre optique.
  • omnidirectionnel (liaisons radio) ;
• ligne de mire;
• troposphérique;
• ionosphérique
• espace;
• relais radio (retransmission sur ondes radio décimétriques et plus courtes).
  1. 
     Par type de messages transmis :
• télégraphe;
• Téléphone;
• transmission de données;
• facsimilé.
  1. Par type de signaux :
• analogique;
• numérique;
• pulsé.
  1. Par type de modulation (manipulation)
     • Dans les systèmes de communication analogiques:
• avec modulation d'amplitude;
• avec modulation à bande latérale unique ;
• avec modulation de fréquence.
• Dans les systèmes de communication numérique:
• avec manipulation d'amplitude ;
• avec modulation par déplacement de fréquence ;
• avec codage par déphasage ;
• avec modulation par déphasage relatif ;
• avec manipulation de tonalité (des éléments uniques manipulent une forme d'onde de sous-porteuse (tonalité), suivis d'une manipulation à une fréquence plus élevée).
  1. Selon la valeur de base du signal radio
• haut débit (B >> 1);
• bande étroite (B»1).

7. Par le nombre de messages transmis simultanément

• monocanal ;
• multicanal (fréquence, temps, division en code des canaux) ;
  

8. Par sens d'échange de messages

• unilatéral;
• bilatéral.
  9. Par ordre d'échange de messages
• communication simplexecommunication radio bidirectionnelle, dans laquelle l'émission et la réception de chaque station radio s'effectuent en alternance ;
• communication recto-versol'émission et la réception s'effectuent simultanément (le plus efficace) ;
• communication semi-duplexfait référence au simplex, qui prévoit un passage automatique de l'émission à la réception et la possibilité de redemander au correspondant.

10. Méthodes de protection des informations transmises

• communication ouverte;
• communication fermée (classifiée).

11. Selon le degré d'automatisation de l'échange d'informations

• le contrôle non automatisé de la station radio et l'échange de messages sont effectués par l'opérateur ;
• automatisées seules les informations sont saisies manuellement ;
• automatique le processus de messagerie s'effectue entre un appareil automatique et un ordinateur sans participation de l'opérateur.

Classement n°3 (quelque chose peut être répété) :

1. Comme prévu

Téléphone

Télégraphe

Télévision

- diffusion

2. Par sens de transmission

- simplex (transmission dans un seul sens)

- semi-duplex (transmission alternativement dans les deux sens)

- duplex (transmission simultanée dans les deux sens)

3. Selon la nature de la ligne de communication

Mécanique

Hydraulique

Acoustique

- électrique (filaire)

- radio (sans fil)

Optique

4. Par la nature des signaux à l'entrée et à la sortie du canal de communication

- analogique (continu)

- discret dans le temps

- discret par niveau de signal

- numérique (discret en temps et en niveau)

5. Par nombre de canaux par ligne de communication

Canal unique

À canaux multiples

Et un autre dessin ici :

Figure 3. Classification des lignes de communication.

Caractéristiques (paramètres) des canaux de communication

1. Fonction de transfert de canal: présenté sous la formeréponse amplitude-fréquence (AFC) Et montre comment l'amplitude d'une sinusoïde à la sortie d'un canal de communication s'atténue par rapport à l'amplitude à son entrée pour toutes les fréquences possibles du signal transmis. La réponse amplitude-fréquence normalisée du canal est illustrée à la figure 4. Connaître la réponse amplitude-fréquence d'un canal réel vous permet de déterminer la forme du signal de sortie pour presque tous les signaux d'entrée. Pour ce faire, il est nécessaire de trouver le spectre du signal d'entrée, de convertir l'amplitude de ses harmoniques constitutives conformément à la caractéristique amplitude-fréquence, puis de trouver la forme du signal de sortie en ajoutant les harmoniques converties. Pour vérifier expérimentalement la réponse amplitude-fréquence, il est nécessaire de tester le canal avec des sinusoïdes de référence (égales en amplitude) sur toute la plage de fréquences de zéro à une valeur maximale pouvant être trouvée dans les signaux d'entrée. De plus, la fréquence des sinusoïdes d’entrée doit être modifiée par petits pas, ce qui signifie que le nombre d’expériences doit être important.

- rapport du spectre du signal de sortie à l'entrée
Bande passante

Fig.4 Réponse amplitude-fréquence normalisée du canal

1. Bande passante: est une caractéristique dérivée de la réponse en fréquence. Il représente une gamme continue de fréquences pour laquelle le rapport entre l'amplitude du signal de sortie et l'entrée dépasse une limite prédéterminée, c'est-à-dire que la bande passante détermine la plage de fréquences du signal à laquelle ce signal est transmis via un canal de communication sans distorsion significative. . Généralement, la bande passante est mesurée à 0,7 de la valeur maximale de réponse en fréquence. La bande passante a la plus grande influence sur la vitesse maximale possible de transmission des informations sur un canal de communication.
2. Atténuation: est défini comme la diminution relative de l'amplitude ou de la puissance d'un signal lorsqu'un signal d'une certaine fréquence est transmis sur un canal. Souvent, lors de l'exploitation d'un canal, la fréquence fondamentale du signal transmis est connue à l'avance, c'est-à-dire la fréquence dont l'harmonique a la plus grande amplitude et la plus grande puissance. Il suffit donc de connaître l'atténuation à cette fréquence pour estimer approximativement la distorsion des signaux transmis sur le canal. Des estimations plus précises sont possibles avec la connaissance de l'atténuation à plusieurs fréquences correspondant à plusieurs harmoniques fondamentales du signal transmis.

L'atténuation est généralement mesurée en décibels (dB) et est calculée à l'aide de la formule suivante :, Où

puissance du signal à la sortie du canal,

puissance du signal à l’entrée du canal.

L'atténuation est toujours calculée pour une fréquence spécifique et est liée à la longueur du canal. En pratique, la notion d'« atténuation linéaire » est toujours utilisée, c'est-à-dire atténuation du signal par unité de longueur de canal, par exemple, atténuation 0,1 dB/mètre.

1. Vitesse de transmission: caractérise le nombre de bits transmis sur le canal par unité de temps. Il est mesuré en bits par seconde morceaux , ainsi que les unités dérivées :Kbit/s, Mbit/s, Gbit/s. La vitesse de transmission dépend de la bande passante du canal, du niveau de bruit, du type de codage et de modulation.
2. Immunité au bruit du canal: caractérise sa capacité à assurer la transmission du signal dans des conditions d'interférence. L'interférence est généralement divisée en interne (représentebruit thermique des équipements) et externe (ils sont divers etdépendent du support de transmission). L'immunité au bruit du canal dépend des solutions matérielles et algorithmiques de traitement du signal reçu, qui sont intégrées dans le dispositif émetteur-récepteur.Immunité au bruittransmission de signaux à travers le canalpeut être augmenté en raison de codage et traitement spécial signal.
3. Plage dynamique: logarithme du rapport de la puissance maximale des signaux transmis par le canal au minimum.
4. Immunité au bruit :Il s'agit de l'immunité au bruit, c'est-à-direc'est-à-dire l'immunité au bruit.

Condition de transmission de signaux sur les canaux de communication.

Un canal est essentiellement un filtre. Pour que le signal le traverse sans distorsion, le volume de ce canal doit être supérieur ou égal au signal (voir figure).

Mathématiquement, la condition peut s'écrire comme suit : , où

; (1)

Dans les formules données

bande passante du canal, ou bande de fréquences que le canal peut manquer avec une atténuation normale du signal ;

plage dynamique, égale au rapport entre le niveau de signal maximum admissible dans un canal et le niveau d'interférence normalisé pour ce type de canal ;

temps pendant lequel le canal est utilisé pour la transmission de données ;

la largeur du spectre de fréquences du signal, c'est-à-dire l'intervalle sur l'échelle du spectre de fréquences occupé par le signal ;

plage dynamique égale au rapport entre la puissance moyenne du signal et la puissance moyenne des interférences dans le canal ;

durée du signal, ou heure de son existence.

Une autre forme d'écriture d'une condition (élargie) :

P. S .: Le paramètre « Volume du canal » dans certaines sources est également indiqué comme l'un des paramètres du canal de communication, mais pas partout. La formule mathématique est donnée ci-dessus en (1).

Littérature

1. http://edu.dvgups.ru/METDOC/ENF/BGD/BGD_CHS/METOD/ANDREEV/WEBUMK/frame/1.htm;

2. http://supervideoman.narod.ru/index.htm.

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Livres

• Rectum et canal anal, A. M. Shestakov, M. R. Sapin. Le manuel fournit des données détaillées sur l'anatomie et la topographie du rectum, son apport sanguin et son innervation. Une attention particulière est portée à la dernière section du rectum - l'anus (anal)...
• Rectum et canal anal, Sapin M.R., Shestakov A.M.. 128 p. Le manuel fournit des données détaillées sur l'anatomie de la topographie du rectum, son apport sanguin et son innervation. Une attention particulière est portée à la dernière partie du rectum, l'anus...

En figue. 1, les désignations suivantes sont adoptées : X, Y, Z, W– signaux, messages ; F– interférence; MP- ligne de communication ; IA, PI– source et destinataire de l'information ; P.– convertisseurs (codage, modulation, décodage, démodulation).

Il existe différents types de chaînes, qui peuvent être classées selon différents critères :

1.Par type de lignes de communication : filaire; câble; fibre optique;

les lignes électriques; chaînes de radio, etc.

2. De par la nature des signaux : continu; discret; discret-continu (les signaux à l'entrée du système sont discrets, et à la sortie sont continus, et vice versa).

3. En termes d’immunité au bruit : canaux sans interférence ; avec interférence.

Les canaux de communication sont caractérisés par :

1. Capacité des canaux est défini comme le produit du temps d'utilisation du canal T à, largeur du spectre de fréquences transmis par le canal F à et plage dynamique D à. , qui caractérise la capacité du canal à transmettre différents niveaux de signal

V k = T k F k D k. (1)

Condition d'adéquation du signal avec le canal :

Vc £ VK ; T c £ Merci ; F c £ F k ; Vc £ VK ; D c £ Ne sais pas.

2.Taux de transfert d'informations – la quantité moyenne d'informations transmises par unité de temps.

3.

4. Redondance – assure la fiabilité des informations transmises ( R.= 0¸1).

L'une des tâches de la théorie de l'information est de déterminer la dépendance de la vitesse de transmission de l'information et de la capacité d'un canal de communication sur les paramètres du canal et les caractéristiques des signaux et des interférences.

Le canal de communication peut être comparé au sens figuré aux routes. Routes étroites – faible capacité, mais bon marché. Les routes larges offrent une bonne capacité de circulation, mais sont coûteuses. La bande passante est déterminée par le goulot d'étranglement.

La vitesse de transfert des données dépend en grande partie du support de transmission dans les canaux de communication, qui utilisent différents types de lignes de communication.

Filaire :

1. Filaire– paire torsadée (qui supprime partiellement le rayonnement électromagnétique provenant d'autres sources). Vitesse de transfert jusqu'à 1 Mbit/s. Utilisé dans les réseaux téléphoniques et pour la transmission de données.

2. Câble coaxial. Vitesse de transmission 10-100 Mbit/s – utilisée dans les réseaux locaux, la télévision par câble, etc.

3. Fibre optique. Vitesse de transfert 1 Gbit/s.

Dans les environnements 1 à 3, l'atténuation en dB dépend linéairement de la distance, c'est-à-dire la puissance chute de façon exponentielle. Il est donc nécessaire d'installer des régénérateurs (amplificateurs) à une certaine distance.

Lignes radio :

1.Chaîne radio. Vitesse de transfert 100-400 Kbps. Utilise des fréquences radio jusqu'à 1000 MHz. Jusqu'à 30 MHz, en raison de la réflexion de l'ionosphère, les ondes électromagnétiques peuvent se propager au-delà de la ligne de mire. Mais cette gamme est très bruyante (par exemple, les communications radioamateurs). De 30 à 1000 MHz – l'ionosphère est transparente et une visibilité directe est nécessaire. Les antennes sont installées en hauteur (parfois des régénérateurs sont installés). Utilisé à la radio et à la télévision.

2.Lignes micro-ondes. Vitesses de transfert jusqu'à 1 Gbit/s. Des fréquences radio supérieures à 1 000 MHz sont utilisées. Cela nécessite une visibilité directe et des antennes paraboliques hautement directionnelles. La distance entre les régénérateurs est de 10 à 200 km. Utilisé pour les communications téléphoniques, la télévision et la transmission de données.

3. Connexion par satellite. Les fréquences micro-ondes sont utilisées et le satellite sert de régénérateur (pour de nombreuses stations). Les caractéristiques sont les mêmes que pour les lignes hyperfréquences.

2. Bande passante d'un canal de communication discret

Un canal discret est un ensemble de moyens destinés à transmettre des signaux discrets.

Capacité du canal de communication – la vitesse de transmission d'informations la plus élevée théoriquement réalisable, à condition que l'erreur ne dépasse pas une valeur donnée. Taux de transfert d'informations – la quantité moyenne d'informations transmises par unité de temps. Définissons des expressions pour calculer le taux de transmission de l'information et le débit d'un canal de communication discret.

Lors de la transmission de chaque symbole, une quantité moyenne d'informations transite par le canal de communication, déterminée par la formule

Je (Y, X) = I (X, Y) = H(X) – H (X/Y) = H(Y) – H (Y/X) , (2)

Où: Je (Y, X) – l'information mutuelle, c'est-à-dire la quantité d'informations contenues dans Oui relativement X ;H(X)– entropie de la source du message; H(X/Y)– l'entropie conditionnelle, qui détermine la perte d'information par symbole associée à la présence d'interférences et de distorsions.

Lors de l'envoi d'un message XT durée T, composé de n symboles élémentaires, la quantité moyenne d'informations transmises, compte tenu de la symétrie de la quantité mutuelle d'informations, est égale à :

Je (Y T , X T) = H(X T) – H(X T /Y T) = H(Y T) – H(Y T /X T) = n . (4)

La vitesse de transmission des informations dépend des propriétés statistiques de la source, de la méthode de codage et des propriétés du canal.

Bande passante d'un canal de communication discret

. (5)

La valeur maximale possible, c'est-à-dire le maximum de la fonctionnelle est recherché sur l'ensemble des fonctions de distribution de probabilité p (X) .

Le débit dépend des caractéristiques techniques du canal (vitesse des équipements, type de modulation, niveau d'interférence et de distorsion, etc.). Les unités de capacité du canal sont : , , , .

2.1 Canal de communication discret sans interférence

S'il n'y a pas d'interférence dans le canal de communication, les signaux d'entrée et de sortie du canal sont reliés par une relation fonctionnelle sans ambiguïté.

Dans ce cas, l'entropie conditionnelle est égale à zéro et les entropies inconditionnelles de la source et du récepteur sont égales, c'est-à-dire la quantité moyenne d'informations dans un symbole reçu par rapport à celui transmis est

Je (X, Oui) = H(X) = H(Oui); H(X/Y) = 0.

Si XT– nombre de caractères par fois T, alors le débit de transmission d'informations pour un canal de communication discret sans interférence est égal à

(6)

Où V = 1/ – vitesse de transmission moyenne d'un symbole.

Débit pour un canal de communication discret sans interférence

(7)

Parce que l'entropie maximale correspond à des symboles également probables, alors le débit pour une distribution uniforme et une indépendance statistique des symboles transmis est égal à :

. (8)

Premier théorème de Shannon pour un canal : Si le flux d'informations généré par la source est suffisamment proche de la capacité du canal de communication, c'est-à-dire

, où est une valeur arbitrairement petite,

alors vous pouvez toujours trouver une méthode de codage qui assurera la transmission de tous les messages sources, et le taux de transmission des informations sera très proche de la capacité du canal.

Le théorème ne répond pas à la question de savoir comment effectuer le codage.

Exemple 1. La source produit 3 messages avec probabilités :

p 1 = 0,1; p 2 = 0,2 et p 3 = 0,7.

Les messages sont indépendants et sont transmis dans un code binaire uniforme ( m = 2 ) avec une durée de symbole de 1 ms. Déterminez la vitesse de transmission des informations sur un canal de communication sans interférence.

Solution: L'entropie source est égale à

[morceaux].

Pour transmettre 3 messages avec un code uniforme, deux chiffres sont nécessaires et la durée de la combinaison de codes est de 2t.

Vitesse moyenne du signal

V =1/2 t = 500 .

Taux de transfert d'informations

C = vH = 500 × 1,16 = 580 [bits/s].

2.2 Canal de communication discret avec interférence

Nous considérerons des canaux de communication discrets sans mémoire.

Chaîne sans mémoire est un canal dans lequel chaque symbole de signal transmis est affecté par des interférences, quels que soient les signaux transmis précédemment. Autrement dit, les interférences ne créent pas de connexions corrélatives supplémentaires entre les symboles. Le nom « pas de mémoire » signifie que lors de la transmission suivante, la chaîne ne semble pas se souvenir des résultats des transmissions précédentes.