Общая теория связи. Классификация помех

1.

2.

3.

Классификация помех;
Аддитивные и мультипликативные помехи;
Сосредоточенные и флуктационные помехи. Квантовый шум.
Основная литература
1.
Андреев Р.Н., Краснов Р.П., Чепелев М.Ю. Теория электрической связи: курс лекций. Учебное
пособие для вузов. – М.: Изд-во «Горячая линия – Телеком», 2014 г.
2.
Васин В.А., Калмыков В.В., Себекин Ю.Н., Сенин А.И., Федоров И.Б. Радиосистемы передачи
информации. Учебное пособие для вузов / Под ред. И.Б. Федорова и В.В. Калмыкова. – М.: Издво «Горячая линия – Телеком», 2015 г.

4.

Дополнительная литература
1.
Теория электрической связи: учебное пособие / К.К. Васильев, В.А. Глушков, А.В. Дормидонтов, А.Г. Нестеренко; под общ. ред.
К.К. Васильева. – Ульяновск: УлГТУ, 2008. – 452 с.
2.
Бернард Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. – М.: Издательский дом
«Вильямс», 2003. – 1104 с.
3.
Каганов В.И., Битюков В.К. Основы радиоэлектроники и связи: Учеб. пособие для вузов. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. –
542 с.
4.
Стеценко О.А. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник. – М.: Высш. шк., 2007. – 432 с.
5.
Периодические издания: журнал «Вестник»; «Вестник связи»; «Автоматика, Связь, Информатика».
6.
Основы теории электрической связи. Учеб. Пособие/ под ред. А.Н. Путилина.- СПб.: ВАС, 1997.- 155 с.
7.
Прокис Дж. Цифровая связь.- М.: Радио и связь, 2000,- 797 с.
8.
Электросвязь. Введение в специальность: Учеб. пособие для вузов/ В.Г. Дурнев, А.Ф. Зелевич, Б.И. Крук и др.- М.: Радио и
связь, 1988.-240 с.

5.

6.

В радиоканалах часто встречаются атмосферные помехи, обусловленные
электрическими процессами в атмосфере, и, прежде всего грозовыми
разрядами. Энергия этих помех сосредоточена главным образом в области
длинных и средних волн.
Сильные помехи создаются также промышленными установками. Это так
называемые индустриальные помехи, возникающие из-за резких изменений
тока в электрических цепях электроустановок. Сюда относятся помехи от
электротранспорта, электрических двигателей, систем зажигания двигателей.
Распространённым
видом помех являются помехи от посторонних
радиостанций и каналов. Они обусловлены нарушением регламента
распределения рабочих частот, недостаточной стабильностью частот и
плохой фильтрацией гармоник сигнала, а также нелинейными процессами в
каналах.

7.

В проводных каналах связи основным видом помех являются импульсные
шумы и прерывания связи. Появление импульсных помех часто связано с
автоматической коммутацией и перекрёстными наводками. Прерывание
связи есть явление, при котором сигнал в линии резко затухает или исчезает.
Практически в любом диапазоне частот имеют место внутренние шумы
аппаратуры, обусловленные хаотическим движением носителей заряда в
усилительных приборах, резисторах и других элементах аппаратуры.
Эти помехи особенно сказываются при радиосвязи в УКВ диапазоне. В этом
диапазоне имеют место и космические помехи, связанные с
электромагнитными процессами, происходящими на солнце, звёздах и других
внеземных объектах.

8.

9.

Аддитивные (естественные) помехи по своему происхождению делятся на
внутренние, возникающие в самом канале, главным образом в аппаратуре и
внешние поступающие в канал от посторонних источников.
В системах электросвязи внутренние помехи обусловлены тепловыми шумами
(случайными движениями электронов в проводниках) и дробовыми шумами
(флуктуациями числа носителей тока, преодолевающих потенциальный барьер
в электронных устройствах).
Внешние помехи по их происхождению делятся на:
‒
взаимные помехи (ослабленные сигналы других каналов связи);
‒
индустриальные помехи (создаются различной электрической аппаратурой);
‒
атмосферные помехи (вызываются близкими и дальними грозовыми
разрядами);
‒
космические помехи.

10.

Общие физические характеристики помех.
Внутренние помехи являются широкополосными и гладкими. При этом
тепловые и дробовые шумы имеют постоянную спектральную плотность
мощности в очень широкой полосе частот.
При обычных температурах и не очень высоких частотах справедливо более
простое выражение:
Характер дробовых шумов зависит от типа электронного прибора, в котором
они возникают. Основным их отличием от тепловых шумов является
зависимость интенсивности шума от тока, проходящего через прибор.
Спектральная плотность дробового шума пропорциональна постоянной
составляющей этого тока и практически одинакова на всех частотах рабочего
диапазона прибора.

11.

Общие физические характеристики помех.
Взаимные помехи чаще всего узкополосные и могут быть как гладкими, так и
импульсными. Индустриальные и атмосферные помехи широкополосные и
состоят из импульсной и гладкой составляющей.
Аддитивные
помехи хорошо аппроксимируются гауссовским случайным
процессом. Это объясняется тем, что помехи образуются суммированием очень
большого числа отдельных воздействий, независимых друг от друга или слабо
зависящих и имеющих значения примерно одного порядка.

12.

Мультипликативные (искусственная) помехи - это помехи, которые
обусловлены
случайными
изменениями
параметров
канала
связи
(перемножается с сигналом):
где
– случайный процесс;
– полезный сигнал.
В реальных каналах обычно имеют место и аддитивные, и мультипликативные
помехи, поэтому:

13.

14.

Флуктуационные помехи носят характер шума. Термин «шум» обозначает
нежелательные электрические сигналы, которые всегда присутствуют в
электрических системах. Наличие шума, наложенного на сигнал, «затеняет»,
или маскирует сигнал; это ограничивает способность приёмника принимать
точные решения о значении символов, а следовательно, ограничивает скорость
передачи информации.
Природа шумов различна и включает как естественные, так и искусственные
источники. Искусственные шумы – это шумы искрового зажигания,
коммутационные импульсные помехи и шумы от других источников
электромагнитного излучения. Естественные шумы исходят от атмосферы,
солнца и других галактических источников.

15.

В
реальных каналах связи, кроме флуктуационных помех, имеющих
равномерный спектр и непрерывный характер, встречаются помехи, энергия
которых сосредоточена в полосе частот или в интервале времени существенно
меньших ширины спектра или длительности сигнала. Такие помехи
называются соответственно сосредоточенными по спектру или во времени.
Примером сосредоточенных по спектру помех являются синусоидальная
помеха, сигналы мешающей станции или соседнего канала.
К
сосредоточенным по времени относятся импульсные помехи. Они
представляют собой кратковременные по сравнению с длительностью сигнала
импульсы. В полосе частот принимаемого сигнала спектр импульсных помех
приблизительно равномерный.

16.

Квантовый шум
В оптическом диапазоне заметно проявляется шум, связанный с дискретной
природой электромагнитного излучения – квантовый шум (КШ).
Каналы связи, в которых КШ ограничивает качество приёма сообщений,
называются квантовыми каналами.
Для
каналов с открытым пространством основными перспективными
направлениями стали космическая связь с использованием искусственных
спутников земли (ИСЗ), ближняя наземная связь через атмосферу, подводная
связь.