Помехи и искажения в каналах связи
В процессе прохождения по реальным каналам связи сигналы подвергаются искажениям, поэтому получаемые сообщения воспроизводятся с некоторыми ошибками. Эти ошибки обусловлены характеристиками тракта передачи, а также помехами, воздействующими на сигнал. Изменение характеристик тракта, как правило, имеет регулярный характер, и поэтому их можно в большинстве случаев устранить посредством соответствующей коррекции. Помехи же, воздействующие на сигнал, имеют случайный характер, т. е. они заранее неизвестны и потому их влияние нельзя полностью устранить.
“Помехой” принято называть любое случайное воздействие на сигнал, которое снижает достоверность воспроизведения передаваемых сообщений. Существующие помехи весьма разнообразны по своей природе и физическому воздействию.
Виды радиоканальных помех
- атмосферные помехи, обусловленные грозовыми электрическими процессами. Наиболее вредное воздействие эти помехи оказывают в области длинных и средних волн. Первым обнаружил их негативное влияние изобретатель радио А. С. Попов;
- индустриальные помехи, возникающие из-за резких изменений тока в цепях электроустройств. Это помехи от электротранспорта, систем зажигания двигателей, медицинских установок, электродвигателей;
- помехи от посторонних радиостанций, возникающие вследствие плохой фильтрации гармоник сигнала, недостаточной ста-бильности частот, нарушения регламента рабочих частот, нелинейности каналов, что приводит к образованию новых колебаний;
- космические помехи, обусловленные электромагнитными процессами, происходящими на Солнце, звездах и других внеземных объектах.
В каналах проводной связи основными видами помех являются импульсные шумы и прерывание связи. Импульсные шумы возникают при автоматической коммутации и вследствие перекрестных наводок. “Прерыванием связи” называется явление, при котором сигнал либо резко затухает, либо совсем пропадает, например из-за нарушения контактов при соединении.
Все указанные помехи относятся к “внешним” помехам, однако имеются и “внутренние” помехи, возникающие в аппаратуре, например в усилителях и преобразователях частоты. Внутренние помехи обусловлены, главным образом, наличием тепловых шумов — хаотического движения носителей заряда (электронов) в проводниках. Эти помехи принципиально неустранимы.
В общем случае влияние помех на полезный сигнал можно представить в виде оператора
Z(t) = L[S(t), n(t)].
В зависимости от характера взаимодействия с сигналом помехи подразделяются на аддитивные и мультипликативные.
“Аддитивной” называется помеха, которая при образовании выходного сигнала представляется в виде слагаемого:
Z(t) = S(t) + n(t).
“Мультипликативной” называется помеха, которая при образовании выходного сигнала представляется в виде множителя входного сигнала:
Z(t) = S(t) K(t),
где K(t) — некоторый случайный процесс.
Примером мультипликативной помехи являются замирания, заключающиеся в случайном изменении уровня и соответственно мощности сигнала из-за непостоянства условий распространения радиоволн. В проводных каналах мультипликативной помехой может быть прерывание связи, при котором сигнал в линии резко затухает.
К аддитивным помехам можно отнести все рассмотренные виды внешних и внутренних помех.
В реальных каналах имеются и аддитивные, и мультипликативные помехи, поэтому в них Z(t) = S(t) K(t) + n(t).
Рис. 1.6. Схема действия помех в линии связи
Схема действия помех в линии связи показана на рис. 1.6.
В заключение отметим, что между сигналом и помехой отсутствует принципиальное различие. Более того, они существуют как единое целое, хотя и противоположны по своему действию. Например, излучение передатчика радиостанции, являясь полезным для приемника того абонента, которому оно предназначено, одновременно может служить помехой для приемников тех абонентов, которым оно не предназначено.
