Un canal de comunicación se refiere a un medio de transmisión físico , como un cable, o a una conexión lógica a través de un medio multiplexado , como un canal de radio en telecomunicaciones y redes informáticas . Un canal se utiliza para la transferencia de información de, por ejemplo, un flujo de bits digitales , desde uno o varios emisores a uno o varios receptores . Un canal tiene una determinada capacidad para transmitir información, a menudo medida por su ancho de banda en Hz o su velocidad de datos en bits por segundo .
Comunicar una señal de información a través de la distancia requiere algún tipo de vía o medio. Estas vías, denominadas canales de comunicación, utilizan dos tipos de medios: líneas de transmisión basadas en cables de telecomunicaciones (por ejemplo , cable de par trenzado , coaxial y de fibra óptica ) y radiodifusión (por ejemplo , microondas , satélite , radio e infrarrojos ).
En teoría de la información , un canal se refiere a un modelo de canal teórico con ciertas características de error. En esta visión más general, un dispositivo de almacenamiento es también un canal de comunicación, que se puede enviar (escribir) y recibir (leer) y permite la comunicación de una señal de información a lo largo del tiempo.
Ejemplos de canales de comunicación incluyen:
Todos estos canales de comunicación comparten la propiedad de transferir información. La información se transporta a través del canal mediante una señal .
Se pueden crear modelos matemáticos del canal para describir cómo se asigna la entrada (la señal transmitida) a la salida (la señal recibida). Existen muchos tipos y usos de modelos de canales específicos del campo de la comunicación. En particular, se formulan modelos separados para describir cada capa de un sistema de comunicación.
Un canal se puede modelar físicamente intentando calcular los procesos físicos que modifican la señal transmitida. Por ejemplo, en las comunicaciones inalámbricas, el canal se puede modelar calculando la reflexión de cada objeto del entorno. También se podría agregar una secuencia de números aleatorios para simular interferencias externas o ruido electrónico en el receptor.
Estadísticamente, un canal de comunicación suele modelarse como una tupla que consta de un alfabeto de entrada, un alfabeto de salida y, para cada par (i, o) de elementos de entrada y salida, una probabilidad de transición p(i, o) . Semánticamente, la probabilidad de transición es la probabilidad de que se reciba el símbolo o dado que i se transmitió a través del canal.
Se pueden combinar modelos estadísticos y físicos. Por ejemplo, en las comunicaciones inalámbricas, el canal suele modelarse mediante una atenuación aleatoria (conocida como desvanecimiento ) de la señal transmitida, seguida de ruido aditivo. El término de atenuación es una simplificación de los procesos físicos subyacentes y captura el cambio en la potencia de la señal a lo largo de la transmisión. El ruido en el modelo captura interferencias externas o ruido electrónico en el receptor. Si el término de atenuación es complejo , también describe el tiempo relativo que tarda una señal en atravesar el canal. Las propiedades estadísticas de la atenuación en el modelo están determinadas por mediciones previas o simulaciones físicas.
Los canales de comunicación también se estudian en esquemas de modulación de alfabeto discreto . El modelo matemático consta de una probabilidad de transición que especifica una distribución de salida para cada secuencia posible de entradas de canal. En teoría de la información , es común comenzar con canales sin memoria en los que la distribución de probabilidad de salida solo depende de la entrada del canal actual.
Un modelo de canal puede ser digital o analógico.
En un modelo de canal digital, el mensaje transmitido se modela como una señal digital en una determinada capa de protocolo . Las capas de protocolo subyacentes se reemplazan por un modelo simplificado. El modelo puede reflejar medidas de rendimiento del canal, como velocidad de bits , errores de bits , retraso , variación del retraso , etc. Ejemplos de modelos de canales digitales incluyen:
En un modelo de canal analógico, el mensaje transmitido se modela como una señal analógica . El modelo puede ser lineal o no lineal , continuo en el tiempo o discreto (muestreado) , sin memoria o dinámico (lo que genera errores de ráfaga ), invariante o variable en el tiempo (que también genera errores de ráfaga), banda base , banda de paso (modelo de señal RF), modelo de señal de valor real o de valor complejo . El modelo puede reflejar las siguientes degradaciones del canal:
Estos son ejemplos de medidas de rendimiento y capacidad de canal comúnmente utilizadas :
En las redes, a diferencia de la comunicación punto a punto , los medios de comunicación se pueden compartir entre múltiples puntos finales de comunicación (terminales). Dependiendo del tipo de comunicación, diferentes terminales pueden cooperar o interferir entre sí. En general, cualquier red multiterminal compleja puede considerarse como una combinación de canales multiterminales simplificados. Los siguientes canales son los principales canales multiterminales introducidos por primera vez en el campo de la teoría de la información [ cita necesaria ] :