电缆信道

信号在通信系统中传输的通道

信道又被称为通道、频道和波道，是信号在通信系统中传输的通道，由信号从发射端传输到接收端所经过的传输媒质所构成。广义的信道定义除了包括传输媒质，还包括传输信号的相关设备。基带传输的信道是电缆信道。

信道的分类

狭义信道的分类

狭义信道，按照传输媒质来划分，可以分为有线信道、无线信道和存储信道三类。

有线信道

有线信道以导线为传输媒质，信号沿导线进行传输，信号的能量集中在导线附近，因此传输效率高，但是部署不够灵活。这一类信道使用的传输媒质包括用电线传输电信号的架空明线、电话线、双绞线、对称电缆和同轴电缆等等，还有传输经过调制的光脉冲信号的光导纤维。

无线信道

无线信道主要有以辐射无线电波为传输方式的无线电信道和在水下传播声波的水声信道等。

无线电信号由发射机的天线辐射到整个自由空间上进行传播。不同频段的无线电波有不同的传播方式，主要有：

由于电磁波在水体中传输的损耗很大，在水下通常采用声波的水声信道进行传输。不同密度和盐度的水层形成的反射、折射作用和水下物体的散射作用，使得水声信道也是多径衰落信道。

无线通信在自由空间（对于无线电信道来说是大气层和太空，对于水声信道来说是水体）上传播信号，因此能量分散、传输效率较低，并且很容易被他人截获，安全性差。但是，无线通信摆脱了对导线的依赖，因此具有有线通信所没有的高度灵活性。

存储信道

在某种意义上，磁带、光盘、磁盘等数据存储媒质也可以被看作是一种通信信道。将数据写入存储媒质的过程即等效于发射机将信号传输到信道的过程，将数据从存储媒质读出的过程即等效于接收机从信道接收信号的过程。

广义信道的分类

广义信道，按照其功能进行划分，可以分为调制信道和编码信道两类。

调制信道是指信号从调制器的输出端传输到解调器的输入端经过的部分。对于调制和解调的研究者来说，信号在调制信道上经过的传输媒质和变换设备都对信号做出了某种形式的变换，研究者只关心这些变换的输入和输出的关系，并不关心实现这一系列变换的具体物理过程。这一系列变换的输入与输出之间的关系，通常用多端口时变网络作为调制信道的数学模型进行描述。

编码信道是指数字信号由编码器输出端传输到译码器输入端经过的部分。对于编译码的研究者来说，编码器输出的数字串行经过编码信道上的一系列变换之后，在译码器的输入端成为另一组数字串行，研究者只关心这两组数字串行之间的变换关系，而并不关心这一系列变换发生的具体物理过程，甚至并不关心信号在调制信道上的具体变化。编码器输出的数字串行与到译码器输入的数字串行之间的关系，通常用多端口网络的转移概率作为编码信道的数学模型进行描述。

信道的数学模型

调制信道模型

调制信道模型描述的是调制信道的输出信号和输入信号之间的数学关系。调制信道、输入信号、输出信号存在以下特点：

因此，调制信道可以被描述为一个多端口线性系统。如果信号通过信道发生的畸变是时变的，那么这是一个线性时变系统，这样的信道被称作“随机参数信道”；如果畸变与时间无关，那么这是一个线性时不变系统，这种信道被称作“恒定参数信道”。

编码信道模型

数字通信将信息通过编码器以数量有限的码元表示。这些码元信号通过编码信道后，由于信道对信号的畸变和噪声干扰，在编码信道输出端由译码器重建的码元信号会发生错误。编码信道模型描述了编码信道的输入码元信号与输出码元信号之间变换的数学关系。

应用

根据七芯铠装测井电缆的模型，利用时域有限差分法计算以模式 7 传输时信道的衰减特性。建立正交频分复用( OFDM) 通信仿真系统模型，该系统可以有效地克服信道时延扩展和频率选择性衰落对数据传输的影响，现已广泛应用到测井设备的高速通信中。针对测井电缆信道的频率特性，在发送端引入一个预均衡器，适当地调整发射端各个子载波的发射功率，提高了接收端的信噪比，减小了误码率。该预均衡器实现方便，应用前景广阔。

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