Помехоустойчивость

В реальном канале связи существуют помехи, обусловленные характеристиками среды передачи, каналообразующей аппаратуры, влиянием электромагнитных полей различных электронных устройств. В результате действия различных помех в канале связи появляются ошибки.

Одним из важнейших показателей канала связи является его помехоустойчивость, под которой понимают способность канала противостоять воздействию помех. Помехоустойчивость основывается на возможности отличить сигнал от помехи с заданной достоверностью, поэтому при построении канала связи нужно учитывать возможные помехи и предельно использовать различие между ними и сигналом.

Рис. 3.14 Влияние помех на канал связи
Рис. 3.14 Влияние помех на канал связи

В зависимости от источника возникновения и от характера их воздействия помехи делятся на внутренние, внешние и взаимные. Внутренние помехи или шумы возникают от источников, находящихся в данном канале связи, и появляются сразу же после включения оборудования связи. Они, в основном, определяются тепловыми, дробовыми, контактными и импульсными шумами и практически неустранимы.

Внешние помехи делятся на промышленные, радиопомехи, атмосферные и космические. Промышленные помехи (электромагнитная интерференция, Electro Magnetic Interference (EMI)) создаются в результате влияния на канал связи электромагнитных полей различных электрических устройств: ламп дневного света, бытовых приборов, компьютеров, радиосистем, линий электропередач, электрооборудования промышленных предприятий, медицинских установок, контактных сетей электрифицированного транспорта (трамвая, троллейбуса и т.п.), световой рекламы на газоразрядных лампах и т.п.

Радиопомехи (радиочастотная интерференция, Radio Frequency Interference (RFI)) возникают от излучения радиостанций различного назначения, спектр которых по каким-либо причинам накладывается на спектр полезных сигналов канала связи.

К атмосферным помехам относятся помехи, вызванные различными атмосферными явлениями: магнитными бурями, северными сияниями, грозовыми разрядами и т.д. К космическим помехам относятся электромагнитные помехи, создаваемые излучениями Солнца, видимых и невидимых звезд, туманностей в соответствующих диапазонах частот.

Взаимные (перекрестные, crosstalk) помехи или наводки возникают при передаче информации по смежным каналам — сигнал, переданный по одному каналу связи, создает нежелательный эффект в другом (возникает интерференция сигналов).

Наименее защищенными от влияния помех являются беспроводные каналы связи. На них действуют как внешние, так и перекрестные помехи. В беспроводных домашних сетях внешние помехи возникают от работающих микроволновых печей, компьютеров, сотовых телефонов и т.д. А перекрестные наводки связанны с помехами от другого беспроводного оборудования, работающего на той же частоте. Это особенно актуально в многоквартирных домах, где домашние сети в основном построены с использованием беспроводных технологий.

Среди кабельных каналов наиболее подвержены влиянию помех каналы на основе электрических кабелей. Для борьбы с помехами разработчики электрических кабелей используют: экранирование (shielding) и скручивание проводников. Экранирование используется для защиты от электромагнитных и радиопомех. Экран представляет собой металлическую оплетку или фольгу, которая окружает каждый провод или группу проводов в кабеле. Он действует как барьер для взаимодействующих сигналов.

Электрические кабели сами являются источником электромагнитного излучения, которое может вызывать перекрестные помехи. В кабелях на основе витой пары эти помехи известны как перекрестные наводки на ближнем конце (Near End Cross Talk, NEXT) и перекрестные наводки на дальнем конце (Far End Cross Talk, FEXT) и связаны с взаимным влиянием электромагнитных полей сигналов, передаваемых по разным парам проводников. Для подавления этих электромагнитных полей используется скручивание проводников витой пары.

Наиболее защищенными от помех являются оптические каналы. На волоконно-оптические кабели не воздействуют электромагнитные помехи (EMI), радиочастотные помехи (RFI), молнии и скачки высокого напряжения. Также волоконно-оптические кабели не создают никаких электромагнитных или радиочастотных помех.

Чтобы шумы заметно не снижали качества передачи, их влияние необходимо ограничивать. Методы борьбы с шумами заключаются в обеспечении такого уровня сигнала в месте приема, который бы обеспечил требуемое качество принимаемого сигнала.

Одним из важных параметров канала связи, позволяющим оценить мешающее воздействие помех на сигнал являетсяотношение сигнал/шум (SNR, Signal-to-Noise Ratio). Оно определяется как отношение мощности сигнала Pс к мощности шума (помех) Pш и выражается в децибелах (дБ):

где Pс – мощность сигнала; Pш – мощность шума (помех).

При этом чем больше отношение сигнал/шум, тем меньше шум влияет на полезный сигнал при его передаче по каналу связи и ведет к хорошему распознаванию сигнала приемником.

Для повышения помехоустойчивости канала связи применяются следующие методы:

  • увеличение отношения сигнал/шум;
  • расширение спектра сигнала;
  • увеличение избыточности информации;
  • применение помехоустойчивых кодов;
  • фильтрация полезного сигнала.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

17 − одиннадцать =