Наряду с радиоволнами, несущими полезную информацию, на приемное устройство РТС воздействуют и помехи различной природы.
Какие шумы могут возникать в канале связи (КС)
- Это естественные помехи, атмосферный и космический шум, шумы грозовых разрядов, галактические шумы;
- Индустриальные помехи, связанные с эксплуатацией электроустановок различного назначения. Индустриальные помехи в городах намного больше, чем помехи за пределами города. Именно поэтому, радиолюбители, чтобы устанавливать дальние связи, уезжают в лес, в поля;
- Межсистемные помехи, создаваемые посторонними радиосредствами. Помимо той радиосистемы с которой мы работаем, предположим, что мы операторы, в эфире работают еще множество других РТС. Получается РТС являются друг для друга помехами;
- Внутрисистемные помехи, предположим, оператор поставил несколько базовых станций, какие-то БС работают на разных частотах, а есть которые на одной частоте, получаются внутрисистемные помехи. Когда помехи идут от той же самой РТС.
- Преднамеренные помехи, умышленно излучаемые объектами, противодействующими той или иной РТС.
- Собственные шумы приемника. Шумы возникают и на приёмной стороне.
Модель канала связи с шумами
Все шумы и помехи должны сложить с сигналом. Зачастую модель КС это именно аддитивная модель.
Аддитивная, значит шумы складываются с полезным сигналом. В качестве базовой модели КС используют канал с аддитивным белым гауссовским шумом (АБГШ).
Свойства АБГШ
- Спектральная плотность мощности АБГШ равномерна и бесконечна.
Есть ось частот и спектр шума равномерен, на всех частотах одинаков и бесконечен, как в + так и в — по частоте, если мы говорим о комплексных сигналах. Либо он идет от 0, если мы говорим о реальных сигналах.
- Если спектр АБГШ бесконечен, то бесконечна его средняя мощность.
- Белый Гауссовский шум абсолютно не коррелирован, т.е. любое мгновенное значение шума никак не связано с предыдущими. Абсолютно случайный сигнал.
ВОПРОС. Почему в качестве базовой модели КС используется именно модель с АБГШ?
Это все вытекает из центральной предельной теоремы. Берем множество случайных сигналов, у этих сигналов есть плотности вероятности, абсолютно произвольные. Если мы сложим в эфире множество сигналов, то в итоге придем к тому, что сумма всех сигналов, будет Гауссовской.
Для примера, на картинке выше представлены прямоугольные плотности вероятности. Где n=1, это плотность вероятности для одного сигнала. Дальше взяли 2 сигнала с равномерной плотностью вероятности, сложили эти два сигнала и общая плотность вероятности уже будет треугольная. Взяли 3 сигнала, сложили, и плотность вероятности уже напоминает колокольчик. Для 5 сигналов, видим, что мы практически приблизились к Гауссовской функции. Если мы возьмем бесконечное количество таких сигналов, о получим гауссовское распределение. Нам не важно, какая плотность вероятности была, но когда мы сложим эти сигналы, в итоге придем к Гауссовскому сигналу.
Понятие отношение «сигнал/шум»
На вход приемника приходит смесь сигнала и шума. Чтобы качественно оценить на сколько много шума и сигнала пришло, пользуются отношением сигнал шум.
Есть отношение сигнал шум по мощности, когда средняя мощность сигнала делится на среднюю мощность шума, который попал в полосу приемника.
Когда говорят об отношении сигнал шум по мощности, то нужно подразумевать, о какой полосе идет речь. Если не говорят о конкретной полосе, т.е. сигнал шум в такой то полосе, то подразумевается, что полоса приемного фильтра совпадает с шириной спектра сигнала.
