通道

1．信奉正道。《論語·子張》：“執德不弘，通道不篤，焉能為有，焉能為亡！”《孔子家語·五儀解》：“篤行通道，自強不息。”

2．宋 柳永 《瑞鷓鴣》詞：“須通道，緣情寄意，別有知音。”元 無名氏 《連環計》第四折：“方通道天網自恢恢，業重禍相隨。”《古今小說·史弘肇龍虎君臣會》：“你好羞人，兀自有那面顏來討錢！你通道我和酒也沒，索性請你喫一頓拳踢去了。”

3．猶言果然是。金 董解元 《西廂記諸宮調》卷一：“一箇是一方長老，一箇是一代名儒。俗談沒半句，那一和者也之乎。通道：‘若說一夕話，勝讀十年書。’”

信息是抽象的，但傳送信息必須通過具體的媒質。例如二人對話，靠聲波通過二人間的空氣來傳送，因而二人間的空氣部分就是通道。郵政通信的通道是指運載工具及其經過的設施。無線電話的通道就是電波傳播所通過的空間，有線電話的通道是電纜。每條通道都有特定的信源和信宿。在多路通信，例如載波電話中，一個電話機作為發出信息的信源，另一個是接收信息的信宿，它們之間的設施就是一條通道，這時傳輸用的電纜可以為許多條通道所共用。在理論研究中，一條通道往往被分成通道編碼器、通道本身和通道解碼器。人們可以變更編碼器、解碼器以獲得最佳的通信效果，因此編碼器、解碼器往往是指易於變動和便於設計的部分，而通道就指那些比較固定的部分。但這種劃分或多或少是隨意的，可按具體情況規定。例如數據機和糾錯編解碼設備一般被認為是屬於通道編碼器、解碼器的，但有時把含有數據機的通道稱為調製通道；含有糾錯編碼器、解碼器的通道稱為編碼通道。

所有通道都有一個輸入集A，一個輸出集B以及兩者之間的聯繫，如條件概率P(y│x)，x∈A，y∈B。這些參量可用來規定一條通道。

輸入集就是通道所容許的輸入符號的集。通常輸入的是隨機序列，如X1,X2,…，Xn,…，各X∈A(r=1,2,…)。隨機過程在限時或限頻的條件下均可化為隨機序列。在規定輸入集A時，也包括對各隨機變數X的限制，如功率限制等。輸出集是通道可能輸出的符號的集。若輸出序列為Y1，Y2，…，Yn，…，各Y∈B。這些X和Y可以是數或符號，也可以是一組數或矢量。

按輸入集和輸出集的性質，可劃分通道類型。當輸入集和輸出集都是離散集時，稱通道為離散通道。電報通道和數據通道就屬於這一類。當輸入集和輸出集都是連續集時，稱通道為連續通道。電視和電話通道屬於這一類。當輸入集和輸出集中一個是連續集、另一個是離散集時，則稱通道為半離散通道或半連續通道。連續通道加上數字調製器或數字解調器后就是這類通道。

輸入和輸出之間有一定的概率聯繫。通道中一般都有隨機干擾，因而輸出符號和輸入符號之間常無確定的函數關係，須用條件概率P(y1,y2,…，yn|x1,x2,…，xn)來表示。其中各x和y(r=1,2,…，n)分別是輸入隨機序列和輸出隨機序列的樣，且x∈A,y∈B。當這條件概率可分解成的形式時，通道稱為無記憶通道，否則就是有記憶通道。無記憶意味著某個輸出樣y只與相應的輸入樣x有關，而與前後的輸入樣無關。當只與前面有限個輸入樣有關時，可稱為有限記憶通道；當與前面無限個輸入樣有關，但關聯性隨間隔加大而趨於零時，可稱為漸近有記憶通道。此外，當上式中的P1,P2，…等條件概率是同樣的函數時，稱為平穩通道。這也適用於有記憶通道，即變數的下標順序推移時，條件概率的函數形式不變。

輸入和輸出都是單一的情況，這類通道是單用戶通道，或簡稱為通道。當輸入和（或）輸出不止一個時，稱為多用戶通道，也就是幾個用戶合用一個通道。但當幾個用戶的信息通過復用設備合併后再送入通道時，這個通道仍為單用戶通道。只有當這個信源分別用編碼器變換后再一起送入通道，或在通道的輸出上接有幾個解碼器分別提取信息給信宿，也就是通道的輸入端或輸出端不止一個時，才稱為多用戶通道。當有幾個輸入如Xa,Xb，…而輸出只有一個Y時，習慣上稱為多址接入通道。它可用條件概率P（y|Xa,Xb,…）來規定；當只有一個輸入X，而輸出有幾個Ya，Yb，…時，就稱為廣播通道，可用條件概率P（ya│x),P(yb│x),…來規定。廣播通道還有一個特例稱為退化型廣播通道，此時各條件概率應滿足下列各式：就是說，x，ya，yb，yc，…組成馬爾可夫鏈。一般的多用戶通道可以有幾個輸入和幾個輸出。當然多用戶通道也有離散和連續，無記憶和有記憶之分。

其實，上述分類是可以組合的，例如平穩無記憶離散通道，正態無記憶平穩連續通道等。後者是指P（y│x）為正態分佈，這種通道常簡稱為高斯通道。

無線通道也就是常說的無線的“頻段（Channel）”，其是以無 線信號作為傳輸媒體的數據信號傳送通道。

大家知道，在進行無線網路安裝，一般使用無線網路設備自帶的管理工具，設置連接參數，無論哪種無線網路的最主要的設置項目都包括網路模式（集中式還是對等式無線網路）、SSID、通道、傳輸速率四項，只不過一些無線設備的驅動或設置軟體將這些步履簡化了，一般使用默認設置（也就是不需要任何設置）就能很容易的使用無線網路。

但很多問題，也會因為追求便利而產生，大家知道，常用的IEEE802.11b/g工作在2.4～2.4835GHz頻段，這些頻段被分為11或13個通道。當在無線AP無線信號覆蓋範圍內有兩個以上的AP時，需要為每個AP設定不同的頻段，以免共用通道發生衝突。而很多用戶使用的無線設備的默認設置都是Channel為1，當兩個以上的這樣的無線AP設備相“遇”時衝突就在所難免。

為什麼現在無線通道的衝突如此讓人關注，這除了家用或辦公無線設備因為價格的不斷走低而呈幾何級數增長外，無線標準的天生缺撼也是造成目前這種窘境的重要原因：

眾所周知，目前主流的無線協議都是由IEEE（美國電氣電工協會）所制定，在IEEE認定的三種無線標準IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a中，其通道數是有差別的。

IEEE802.11b

採用2.4GHz頻帶，調製方法採用補償碼鍵控（CCK），共有“3”個不重疊的傳輸通道。傳輸速率能夠從11Mbps自動降到5.5Mbps，或者根據直接序列擴頻技術調整到2Mbps和1Mbps，以保證設備正常運行與穩定。

IEEE802.11a

擴充了標準的物理層，規定該層使用5GHz的頻帶。該標準採用OFDM調製技術，共有“12”個非重疊的傳輸通道，傳輸速率範圍為6Mbps-54Mbps。不 過此標準與IEEE802.11b標準並不兼容。支持該協議的無線AP及無線網卡，在市場上較少見。

IEEE802.11g

徠該標準共有“3”個不重疊的傳輸通道。雖然同樣運行於2.4GHz，但向下兼容IEEE802.11b，而由於使用了與IEEE802.11a標準相同的調製方式OFDM（正交頻分），因而能使無線區域網達到54Mbps的數據傳輸率。

從上我們可以看出，無論是IEEE802.11b還是IEEE802.11g標準其都只支持3個不重疊的傳輸通道通道，只有通道1、6、11或13是不衝突的，但使用通道3的設備會幹擾1和6，使用通道9的設備會幹擾6和13……。

在802.11b/g情況下，可用通道在頻率上都會重疊交錯，導致網路覆蓋的服務區只有三條非重疊的通道可以使用，結果這個服務區的用戶只能共享這三條通道的數據帶寬。這三條通道還會受到其它無線電信號源的干擾，因為802.11b/gWLAN標準採用了最常用的2.4GHz無線電頻段。而這個頻段還被用於各種應用，如藍牙無線連接、手機甚至微波爐，這些應用在這個頻段產生的干擾可能會進一步限制WLAN用戶的可用帶寬。

通道編碼的實質是在信息碼中增加一定數量的多餘碼元(稱為監督碼元)，使它們滿足一定的約束關係，這樣，由信息碼元和監督碼元共同組成一個由通道傳輸的碼字。

一旦傳輸過程中發生錯誤，則信息碼元和監督碼元間的約束關係被破壞。在接收端按照既定的規則校驗這種約束關係，從而達到發現和糾正錯誤的目的。

信息通過通道傳輸，由於物理介質的干擾和無法避免雜訊，通道的輸入和輸出之間僅具有統計意義上的關係，在做出唯一判決的情況下將無法避免差錯，其差錯概率完全取決於通道特性。因此，一個完整、實用的通信系統通常包括通道編解碼模塊。視頻信號在傳輸前都會經過高度壓縮以降低碼率，傳輸錯誤會對最後的圖像恢復產生極大的影響，因此通道編碼尤為重要。

通道編碼的作用：

一是使碼流的頻譜特性適應通道的頻譜特性，從而使傳輸過程中能量損失最小，提高信號能量與雜訊能量的比例，減小發生差錯的可能性。

二是增加糾錯能力，使得即便出現差錯也能得到糾正。

通道容量是通道的一個參數，反映了通道所能傳輸的最大信息量，其大小與信源無關。對不同的輸入概率分佈，互信息一定存在最大值。我們將這個最大值定義為通道的容量。一但轉移概率矩陣確定以後，通道容量也完全確定了。儘管通道容量的定義涉及到輸入概率分佈，但通道容量的數值與輸入概率分佈無關。我們將不同的輸入概率分佈稱為試驗信源，對不同的試驗信源，互信息也不同。其中必有一個試驗信源使互信息達到最大。這個最大值就是通道容量。

通道容量有時也表示為單位時間內可傳輸的二進位位的位數（稱通道的數據傳輸速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，簡記為bps。

通道帶寬是限定允許通過該通道的信號下限頻率和上限頻率，也就是限定了一個頻率通帶。比如一個通道允許的通帶為1.5kHz至15kHz，其帶寬為13.5kHz，上面這個方波信號的所有頻率成分當然能從該通道通過，如果不考慮衰減、時延以及雜訊等因素，通過此通道的該信號會毫不失真。

通道帶寬：W=f2-f1

f1是通道能通過的最低頻率，f2是通道能通過的最高頻率。兩者都是由通道的物理特性決定的。

只要最低頻率分量和最高頻率分量都在該頻率範圍內的任意複合信號都能通過該通道。此外，頻率為1.5kHz、4kHz、6kHz、9kHz、12kHz，15kHz以及

任意在該頻帶範圍內的各種單頻波也可以通過該通道。然而，如果一個基頻為1kHz的方波，通過該通道肯定失真會很嚴重；方波信號若基頻為2kHz，但最高諧波頻率為18kHz，帶寬超出了通道帶寬，其9次諧波會被通道濾除，通過該通道接收到的方波沒有發送的質量好；那麼，如果方波信號基頻為500Hz，最高頻率分量是11次諧波的頻率為5.5kHz，其帶寬只需要5kHz，遠小於通道帶寬，是否就能很好地通過該通道呢？其實，該信號在通道上傳輸時，基頻被濾掉了，僅各次諧波能夠通過。

通道是資訊理論中的一個主要概念。它是用來傳送信息的，所以理論上應解決它能無錯誤地傳送的最大信息率，也就是計算通道容量問題，並證明這樣的信息率是能達到或逼近的，最好還能知道如何實現，這就是通道編碼問題。這些是C.E.仙農建立資訊理論時提出的關於通道的理論問題。他自己回答了一些，以後許多學者又使之不斷完善。可以說資訊理論的發展史，有相當一部分是解決這些理論問題的歷史。一般而論，對於無記憶通道，這些問題已基本解決，但具體編碼方法，如採用代數碼來糾錯還不能達到要求。無記憶多用戶通道中，只有多址接入通道和退化型廣播通道才可以說基本解決了這些理論問題。

通道是探測電信號傳送的通道。通道的種類較多，通常分有線通道和無線通道。有線通道是指探測電信號通過雙紋線、電話線、電纜或光纜向控制器或控制中心傳輸。無線通道則是對探測電信號先調製到專用的無線電頻道由發送天線發出；控制器或控制中心的無線接收機將空中的無線電波接收下來后，解調還原出控制報警 信號。

通道是傳輸探測電信號的通道，也即媒介。通道的範圍有狹義和廣義之分。僅指傳輸信號的媒介稱為狹義通道；把除包括傳輸媒介外，還包括從探測器輸 出端到報警控制器輸入端之間的所有轉換器（如發送設備、編碼發射機、接收設備等）在內的擴大範圍的通道稱為廣義通道。

狹義通道

狹義通道，按照傳輸媒質來劃分，可以分為有線通道、無線通道和存儲通道三類。

• 有線通道

有線通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。這一類通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。如圖 3為常見的有線通信方式，通常每個家庭的固定電話就是通過有線通道進行通訊。

• 無線通道

無線通道主要有以輻射無線電波為傳輸方式的無線電通道和在水下傳播聲波的水聲通道等。

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著地面傳播並繞過地面的障礙物。長波可以應用於海事通信，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通道和對流層形成的散射通道進行傳播。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，這就是多徑通道的衰落，這種通道被稱作衰落通道。

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。由於波長很短，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通道進行傳輸。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，使得水聲通道也是多徑衰落通道。

無線通道在自由空間（對於無線電通道來說是大氣層和太空，對於水聲通道來說是水體）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。但是通過無線通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。如圖4所示為常見的無線通信方式，手機和手機之間通電話，電腦之間通過藍牙互傳信息，這些都是經過無線方式進行通訊。

• 存儲通道

• 在某種意義上，磁帶、光碟、磁碟等數據存儲媒質也可以被看作是一種通信通道。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通道的過程，將數據從存儲媒質讀出的過程即等效於接收機從通道接收信號的過程。

廣義通道

廣義通道，按照其功能進行劃分，可以分為調製通道和編碼通道兩類。

調製通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，信號在調製通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，通常用多埠時變網路作為調製通道的數學模型進行描述。

編碼通道是指數字信號由編碼器輸出端傳輸到解碼器輸入端經過的部分。對於編解碼的研究者來說，編碼器輸出的數字序列經過編碼通道上的一系列變換之後，在解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髮生的具體物理過程，甚至並不關心信號在調製通道上的具體變化。編碼器輸出的數字序列與到解碼器輸入的數字序列之間的關係，通常用多埠網路的轉移概率作為編碼通道的數學模型進行描述。

在報警器中常用的有線通道有如下兩種。

① 專用線

專用於連接每個探測器和報警接收中心的線路，只作為傳輸該系統的探測信號用，不做它用。一般常用的有雙絞線、電纜、通信電纜。專用線是我國目前大量采 用的通道。專用線有并行傳輸的多線制和串列傳輸的匯流排制兩種。匯流排制線數最少有兩根，既做電源傳輸用又做信號傳輸用。常用的是4根線，電源線和信號線分 開，也有6根線或更多一點的。串列匯流排制比并行傳輸的多線制對整個報警工程系統的設計、施工和節省導線上優越得多，尤其是對大、中型工程來說優越性就更加 顯著。

② 借用線

一些建好的建築物內，已有各種傳輸線網路，如220V的照明線路，電話及電視共用的天線線路等。若能藉此傳輸報警系統的探測信號，這也是報警系統的設 計者和施工者們所盼望的。人們根據實際需要研製了能利用已有的線路傳輸報警探測信號的相關設備，像電話報警器，平時作為電話用，有情況時作為報警器用。

無線通道將探測器輸出的探測電信號經過調製，用一定頻率的無線電波向空間發送，到報警控制器處接收。控制中心將接收信號分析處理后，發出報警和判定報警部位。

一般都是探測器在正常狀態下不發射無線電波，而在報警狀態下發射無線電波的模式。常用的有調幅與調頻兩種方式。

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