Kanal (Informationstheorie)

Kanal (Informationstheorie)

Als Kanal im informationstheoretischen Sinne (auch Informationskanal, Übertragungskanal, Übertragungsweg oder Shannon´sches Kanalmodell) bezeichnet man ein Gerät beziehungsweise eine Vorrichtung, die zum Übermitteln von Daten über räumliche oder zeitliche Distanz geeignet ist, und somit den zentralen Bestandteil des Sender-Empfänger-Modells darstellt. Der Kanal unterliegt dem Einfluss von Störungen (nicht in der Grafik), welche mittels geeigneter Kanalkodierung beseitigt bzw. minimiert werden können. Das Verhältnis von Störsignal zu Nutzsignal bezeichnet man als Signal-Rausch-Verhältnis. Dem Kanal ist eine bestimmte Kapazität zugeordnet, die die maximale Datenrate bestimmt.

Informationskanal-neu.png

In der Praxis verwendet man dazu geeignete physikalische Größen (wie beispielsweise Spannung, Frequenz elektromagnetischer Wellen, magnetische Feldstärke), die sich ausreichend gegenüber der Außenwelt abschirmen lassen oder abgeschirmt sind und die Daten räumlich oder zeitlich weitergeben. Im Falle der zeitlich versetzten Übertragung spricht man auch von einem (Daten-)Speicher.

Typen von Kanälen

Man unterscheidet zwischen verschiedenen Typen von Kanälen. Ein Kanal heißt

  • deterministisch, falls keine Fehler durch Störung der Übertragung hinzukommen.
  • verlustfrei, falls keine Informationen bei der Übertragung verloren gehen. Dies wird auch als Äquivokation bezeichnet.
  • störungsfrei, falls der Kanal sowohl verlustfrei als auch deterministisch ist.
  • symmetrisch, falls alle Möglichkeiten zur Verfälschung von Daten durch Störungen gleich häufig auftreten.
  • gedächtnisfrei (engl. memoryless), wenn der Ausgangswert nur vom aktuellen Eingangswert, nicht aber vorangegangenen (oder gar zukünftigen) abhängt.

Störungsfreie Kanäle existieren praktisch nicht. Durch geeignete Kanalkodierungsverfahren kann die Störung jedoch minimiert werden. Bei entsprechendem Aufwand bis hin zur praktischen Störungsfreiheit.

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