頻道
| 頻道 |
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外文名： pindao 公司名稱： 頻道 總部地點： 中國 成立時間： 1978-5-6 |
頻道又叫信道，信道是信號在通信系統中傳輸的通道，是信號從發射端傳輸到接收端所經過的傳輸媒質，這是狹義信道的定義。廣義信道的定義除了包括傳輸媒質，還包括信號傳輸的相關設備。[1]
目錄
狹義概念
狹義信道，按照傳輸媒質來劃分，可以分為有線信道、無線信道和存儲信道三類。
有線信道
有線信道以導線為傳輸媒質，信號沿導線進行傳輸，信號的能量集中在導線附近，因此傳輸效率高，但是部署不夠靈活。這一類信道使用的傳輸媒質包括用電線傳輸電信號的架空明線、電話線、雙絞線、對稱電纜和同軸電纜等等，還有傳輸經過調製的光脈衝信號的光導纖維。
無線信道
無線信道主要有以輻射無線電波為傳輸方式的無線電信道和在水下傳播聲波的水聲信道等。
無線電信號由發射機的天線輻射到整個自由空間上進行傳播。不同頻段的無線電波有不同的傳播方式，主要有:
地波傳輸:地球和電離層構成波導，中長波、長波和甚長波可以在這天然波導內沿着地面傳播並繞過地面的障礙物。長波可以應用于海事通信，中波調幅廣播也利用了地波傳輸。
天波傳輸:短波、超短波可以通過電離層形成的反射信道和對流層形成的散射信道進行傳播。短波電台就利用了天波傳輸方式。天波傳輸的距離最大可以達到400千米左右。電離層和對流層的反射與散射，形成了從發射機到接收機的多條隨時間變化的傳播路徑，電波信號經過這些路徑在接收端形成相長或相消的疊加，使得接收信號的幅度和相位呈隨機變化，這就是多徑信道的衰落，這種信道被稱作衰落信道。
視距傳輸:對於超短波、微波等更高頻率的電磁波，通常採用直接點對點的直線傳輸。由于波長很短，無法繞過障礙物，視距傳輸要求發射機與接收機之間沒有物體阻礙。由於地球曲率的影響，視距傳輸的距離有限，最遠傳輸距離d 與發射天線距地面的高度 h 滿足。如果要進行遠距離傳輸，必須設立地面中繼站或衛星中繼站進行接力傳輸，這就是微波視距中繼和衛星中繼傳輸。光信號的視距傳輸也屬於此類。
由於電磁波在水體中傳輸的損耗很大，在水下通常採用聲波的水聲信道進行傳輸。不同密度和鹽度的水層形成的反射、折射作用和水下物體的散射作用，使得水聲信道也是多徑衰落信道。
無線信道在自由空間(對於無線電信道來說是大氣層和太空，對於水聲信道來說是水體)上傳播信號，能量分散，傳輸效率較低，並且很容易被他人截獲，安全性差。但是通過無線信道的通信擺脫了導線的束縛，因此無線通信具有有線通信所沒有的高度靈活性。
存儲信道
在某種意義上，磁帶、光盤、磁盤等數據存儲媒質也可以被看作是一種通信信道。將數據寫入存儲媒質的過程即等效於發射機將信號傳輸到信道的過程，將數據從存儲媒質讀出的過程即等效於接收機從信道接收信號的過程。
廣義概念
調製信道與編碼信道框圖。對於數字通信系統，調製信道是編碼信道的一部分。
廣義信道，按照其功能進行劃分，可以分為調製信道和編碼信道兩類。
調製信道
調製信道是指信號從調製器的輸出端傳輸到解調器的輸入端經過的部分。對於調製和解調的研究者來說，信號在調製信道上經過的傳輸媒質和變換設備都對信號做出了某種形式的變換，研究者只關心這些變換的輸入和輸出的關係，並不關心實現這一系列變換的具體物理過程。這一系列變換的輸入與輸出之間的關係，通常用多端口時變網絡作為調製信道的數學模型進行描述。
編碼信道
編碼信道是指數字信號由編碼器輸出端傳輸到譯碼器輸入端經過的部分。對於編譯碼的研究者來說，編碼器輸出的數字序列經過編碼信道上的一系列變換之後，在譯碼器的輸入端成為另一組數字序列，研究者只關係這兩組數字序列之間的變換關係，而並不關心這一系列變換發生的具體物理過程，甚至並不關心信號在調製信道上的具體變化。編碼器輸出的數字序列與到譯碼器輸入的數字序列之間的關係，通常用多端口網絡的轉移概率作為編碼信道的數學模型進行描述。
容量
信道是傳輸信息的通道，信道容量描述了信道無差錯地傳輸信息的最大能力，可以用來衡量信道的好壞。香農在他的著名論文《通信的數學原理》中給出了信道容量的定義和計算，即信道容量是信道輸入信號與輸出信號互信息量的上界。
對於信噪比為 S/N、帶寬為B的加性高斯白噪聲信道，其信道容量為
log2(1 + S / N)為信道傳輸信息的頻譜效率，即單位時間、單位帶寬上能夠傳輸的信息量，單位為。增大信噪比可以提高信道的容量，這可以通過抑制噪聲或者增加發射功率實現。假若信噪比無窮大，則信道容量也趨於無窮。不過由於信道中總存在噪聲，而且發射機的功率不可能沒有限制，因此這種情況不會出現。增加信道帶寬也可以增加信道容量，但是這種增加不是無限制的。設信道的噪聲功率譜密度為N0，則隨着信道帶寬 B 的增加，噪聲功率N = BN0也隨之增加。記信號功率最大為Es，則帶寬無窮大時，信道容量的極限為
可見，增加帶寬並不是提高信道容量的好方法。
信道容量是理論上信道傳輸信息的能力的極限，在各種通信技術中，實際能夠達到的信道吞吐量遠小於這一極限。