Помехи и потери в каналах связи

Помехи бывают:

Случайные и преднамеренные
Стохастические и прогнозируемые
Фоновые и значимые
Устранимые и неустранимые

Случайные процессы и их спектры

Помехи

Помеху (шум) можно определить как любой электрический сигнал, отличный от

Проблемы телекоммуникаций

Шумы и помехи являются фундаментальными неустранимыми явлениями в технике телекоммуникаций
Именно

Методы устранения помех

Экранирование
Заземление
Балансировка
Изоляция
Регулировка полного сопротивления схемы
Подавление в частотной или временной области

Три способа устранения шумов

Подавление шумов в источнике
Создание нечувствительного к шумам приемника
Минимизация

Подавление шумов в источнике

Заключение источников шумов в экран
Скручивание шумящих проводников
Заземление обоих

Подавление шумов в приемнике

Не следует увеличивать полосу пропускания шире необходимой
Где возможно,

Анализ электрических цепей основан на допущениях

Все электрические поля сосредоточены в конденсаторах
Все

Емкостная связь между проводниками

Наведенное напряжение шумов в этом случае можно выразить

Для экранирования электрического поля необходимо

Минимизировать длину центрального проводника, выходящего за пределы

Витая пара

Экранированная витая пара очень полезна на частотах до 100 кГц

Индуктивная связь

Магнитное поле (с плотностью, меняющейся по синусоидальному закону) наводит в

Магнитные поля

Помещение проводника в экран и заземление экрана с одной

Электрические - магнитные

Экранировать электрические поля намного легче, чем магнитные
Чувствительность системы к

Искажение информационного сигнала

Искажение сигнала при преобразованиях (нелинейное усиление, дискретизация и др.)

Обобщенная модель

Каждые Тs секунд в качестве отклика на входной сигнал Sn

Пояснения к модели

Каждые Тs секунд в качестве отклика на входной сигнал

«Все шумит»

Любые среды, поглощающие электромагнитную энергию и превращающие ее в тепло,

Частотный спектр белого шума

Шумы усилителей, детекторов, генераторов

На самом деле дробовые шумы видео усилителей и

Частотная зависимость

или шум мерцания

На каждые 10° ВАХ сдвигается на 0,4 млВ

Плотность

Фликкер-шум

Это возрастание спектральной плотности шумов обусловлено наличием так называемого фликкер-шума, или

Источниками шумовых излучений являются

Тепловые шумы приемных устройств
Дробовые шумы усилителей, генераторов, детекторов
Шумовые

К изучению шумов радиоприемника

Шумы радиоприемного устройства (входной шум, шумы усилителей и

Обозначения

Ri – внутреннее сопротивление генератора шума
Rin – входное сопротивление приемного устройства
все

Флуктуации при генерации

Для генераторов флуктуации потока электронов приводят к флуктуациям фазы

Спектральная плотность фазового шума (логарифмический масштаб)

Шумы при манипуляции

К настоящему времени для передачи цифровой информации по каналам

Коррекция и регенерация

При распространении оптического сигнала по оптическому волокну происходит его

Потери мощности при передачи

При вводе света в волокно
В оптическом волокне
В точках

Потери мощности передаваемого сигнала

Поглощение в атмосфере

Ослабление радиосигнала в дожде

Поглощение радиосигнала в дожде намного превышает

Требования к дождю

Статистические характеристики дождя принято характеризовать интегральной вероятностью того, что

Компенсация

Для компенсации поглощения радиосигнала в дожде определенной выше интенсивности должно быть

Дождевая карта

МСЭ разработал карту мира с изолиниями дождя I, которые

140 дБ потерь в канале связи, на 7 порядков отличается амплитуда

В канале

На пути от передающей к приемной антенне уровень сигнала уменьшается

Принимаемый сигнал

Прием сигнала осуществляется также направленной антенной с эффективной площадью Аа

Рефракция радиоволн

При прохождении радиоволной атмосферы траектория радиоволны искривляется или, как говорят,

Искривления луча вследствие рефракции

Искривление

Плотность атмосферы Земли, диэлектрическая проницаемость атмосферы описываются экспоненциальной моделью атмосферы.
Вблизи поверхности

Искривление у нас

Градиент диэлектрической проницаемости g является случайной функцией времени и

Реальные лучи

Искажения

При изменении градиента диэлектрической проницаемости атмосферы разность фаз прямого и отраженного

Отраженный луч

В дециметровом и сантиметровом диапазонах волн неровности земной поверхности, кустарники,

Вредный отраженный

Для сухопутных трасс отношение мощности прямого луча к мощности сигнала,

Многолучевое распространение -1

Эффекты отражения, рефракции и дифракции могут обеспечить наличие сигнала

Эффекты распространения сигналов в городе

Прямой и отраженный лучи

Рассеяние и отражение

Многолучевое распространение -2

Отраженные или дифракционные сигналы могут поступать на приемник при

Многолучевое распространение -3

Когда прямые или отраженные лучи проходят по путям, равным

Замирания

Сигналы, приходящие к приемнику по разным путям, в результате отражения

Многолучевое распространение -4

На практике это означает, что приемник принимает сигнал, уровень

Для справки

Закон Релея: Сечение когерентного (без изменения частоты) рассеяния электромагнитных волн

Фильтрация импульсных сигналов в присутствии шумов

Исторически ранее минимальная полоса фильтра в

Построение согласованного фильтра

Фильтр, для которого достигается максимальное отношение сигнал/шум.
Отношение сигнал/шум на

Подавление

Если несущие частоты на выходе модулятора оконечной станции будут подавлены, то

Определение помехи

Если запаздывание отраженных лучей Δτ составляет заметную часть длительности канального

К определению

Сигнал – шум в сотовой связи

Отношение мощности полезного сигнала, принимаемого МС