11.7.1 На практике каждый конкретных канал передачи данных характеризуется индивидуальными физическими параметрами. От них зависит возможность передачи по каналу тех или иных сигналов.
Канал может характеризоваться тремя параметрами:
1) Шириной полосы частот пропускания канала ∆Fк , которая удовлетворяет требованиям к качеству передачи сигналов;
2) временем Тк, в течение которого канал предоставляется для передачи сигнала (символа сообщения);
3) динамическим диапазоном Dk, который характеризуется допустимым превышением мощности сигнала над мощностью помех в канале.
Величина динамического диапазона рассчитывается по формулам:
или 
. (5)
Из последнего выражения (5) следует, что превышение Dk характеризуется разностью между максимальным уровнем сигнала (в dBm) и уровнем помех (в dBm).
Для проводных каналов максимальный уровень сигнала определяется пробивным напряжением в линии или же ограничивается уровнем сигналов, при котором возникают недопустимые по величине перекрестные искажения и другие нелинейные эффекты. В радиоканалах максимальный уровень сигнала ограничивается необходимой величиной мощности радиопередатчика, при которой обеспечивается требуемое качество прима сообщения на заданной максимальной дальности.
Произведение указанных выше основных параметров канала называется объемом канала
.
Для оценки возможностей передачи сигнала по каналу также рассматриваются три основных параметра сигнала:
.
Следует отметить, что необходимым условием неискаженной передачи сигналов по каналу является выполнение соотношения 
. Однако, этого мало. Следует обеспечивать достаточные условия неискаженной передачи в виде согласования параметров: 
.
На практике добиваются согласования параметров сигнала с параметрами канала путем преобразования сигналов таким образом, чтобы эффективно использовать объем канала. Например, если ширина спектра сигнала превышает полосу пропускания канала, то можно снизить скорость передачи, уменьшив тем самым требуемую полосу частот до полосы пропускания канала, например, применив для этого КАМ-модуляцию сигнала. При этом длительность сигнала возрастет, ширина спектра снизится, но объем сигнала останется неизменным и условия неискаженной передачи будут выполнены.
С другой стороны, если широкополосный канал при множественном доступе предоставляется абоненту на время меньшее длительности сигнала, то согласование осуществляется за счет расширения спектра сигнала. Например, выполняется запись сигналов на магнитную ленту с низкой скоростью, а при передаче лента прокручивается с требуемой большей скоростью и ширина спектра сигнала возрастает.
При низком допустимом со стороны канала уровне превышения сигнала над помехами в канале осуществляется компандирование (сжатие динамического сигнала, подаваемого на вход канала), а затем, на стороне приема осуществляется обратное преобразование – экспандирование (расширение), и динамический диапазон сигналов восстанавливается.
Условия, при котором параметры сигнала полностью согласованы с параметрами канала, полностью описывается таким свойством сигнала и канала как его объем.
11.7.2 Существует связь между объемом канала и количеством информации, которое можно получить, приняв этот сигнал. В соответствии с определением Шеннона, максимальное количество информации, которое может быть передано по гауссовому каналу связи за конечное время 
определяется по формуле
.
Из этого выражения следует, что при большом отношении С/П (величина 
) и полном использовании физических возможностей канала, когда обеспечивается согласование по неэнергетическим параметрам 
, максимальное количество информации, которое можно получить, принимая сигналы, близко к емкости канала и определяется величиной
.
С целью повышения качества передачи данных по каналам связи информационные характеристики источника сообщений должны быть согласованы с информационными характеристиками канала связи.
Оценка качества системы передачи данных осуществляется по трем основным показателям:
– достоверности передачи;
– средней скорости передачи;
– сложности технической реализации системы.
Достоверность передачи обычно оценивается значением вероятности ошибочного приема символа (бита) в канале, а в случае передачи непрерывных сигналов – оценивается дисперсией ошибки воспроизведения 
, где 
, 
– сигнал на входе канала, 
сигнал на его выходе, M – символ усреднения (матожидание).
Достоверность характеризует помехоустойчивость информационной системы. Если при использовании системы связи не предъявляются высокие требования к пропускной способности и помехоустойчивости, то согласование информационных (статистических) характеристик канала и сигнала (источника сообщений и канала связи) необязательно.
В этом случае при преобразовании сообщений в сигналы преследуются две цели:
1 Преобразовать сообщения – закодировать их так, чтобы обеспечивалась простота и надежность аппаратной реализации узлов телекоммуникаций, простота различения элементарных сигналов, приемлемое время их передачи, простота операций цифровой обработки;
2 Защитить сообщения от несанкционированного доступа путем кодирования, как на уровне знаков (элементарных символов), так и на более высоком уровне.
Как показал Шеннон увеличение эффективности и помехоустойчивости системы передачи информации возможно за счет введения в канал связи кодирующего и декодирующего устройств для того, чтобы согласовать в максимальной степени статистические свойства источника сообщений и канала связи. При этом согласно доказанным теоремам существуют оптимальные способы кодирования, при которых достигается скорость передачи информации по каналу сколь угодно близкая к пропускной способности канала. К сожалению, из теорем не следуют рекомендации относительно конкретных путей реализации оптимального способа кодирования.
Если в канале на стороне приема обеспечивается отношение С/Ш q>>1, то нет необходимости рассматривать проблему помехоустойчивости. Остается лишь задача повышения спектральной эффективности, путём повышения скорости передачи информации в заданной полосе частот канала.
В основной теореме Шеннона о кодировании утверждается, что с помощью кодирования (преобразования по некоторым правилам) сообщений источника в статистически независимые равновероятные символы, можно добиться повышения скорости передачи в канале вплоть до его пропускной способности.
Технически реализуемые кодеры источников сообщений, работающие по протоколам уровня представлений в модели OSI, позволяют за счет устранения избыточности уменьшить среднее число символов, которые необходимы для представления знаков сообщения. При отсутствии или пренебрежимо малом уровне помех это дает возможность повысить скорость передачи, а следовательно и эффективность системы. Такое кодирование получило название эффективного или оптимального.
При статистическом согласовании источника, который формирует дискретные сообщения, не обладающие избыточностью, с каналом, который подвержен действию помех, использование кодера не имеет смысла, т.к. избыточность отсутствует. Однако на практике для повышения достоверности приема следует искусственно вводить дополнительную избыточность не слишком при этом снижающую пропускную способность.