69028

Сигналы и помехи в каналах с постоянными параметрами. Помехи и искажения в каналах связи. Классификация помех

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Сигналы и помехи в каналах с постоянными параметрами. Помехи и искажения в каналах связи. Аддитивные и мультипликативные помехи. Аддитивные и мультипликативные помехи.

Русский

2014-09-28

140.5 KB

21 чел.

Лекция 4.1

Тема 4. Сигналы и помехи в каналах с постоянными параметрами.

Занятие 1. Помехи и искажения в каналах связи. Классификация помех.

  1.  Понятие о помехах и искажениях в каналах связи. Аддитивные и мультипликативные помехи.

Классификация и математические модели аддитивных помех.

Понятие о помехах и искажениях в каналах связи. Аддитивные и мультипликативные помехи.

В теме 2 были рассмотрены свойства сигналов, не содержащих информационных признаков.

В теме 3 были рассмотрены свойства сигналов, не несущих информационные признаки.

Основным назначением телекоммуникационных систем является транспортировка информации (сообщений, сигналов).

В этом смысле сигналы, содержащие информационные признаки, всегда проходят путь от источника к получателю через последовательность устройств и линий связи. В темах 4, 5 предметом рассмотрения станут линии, через которые транспортируются сигналы в системе связи.

Наиболее общим понятием, описывающим любое устройство или линию связи, через которые проходит реальный сигнал, является понятие “четырехполюсника”.

(рисунок)

Наиболее емкой характеристикой, описывающей свойства линейного четырехполюсника, является его комплексная передаточная функция (КПФ):

    (4.1.1)

КПФ имеет следующий физический смысл:

при подаче на вход четырехполюсника гармонического колебания с параметрами

, ,

Условием безискаженного прохождения сигнала через четырехполюсник является:

    (4.1.2)

     (4.1.3)

что соответствует условиям линейного усиления (ослабления) и задержкам  всего сигнала.

Если условия (4.1.2) и (4.1.3) не выполняются, то есть усиление (ослабление) и задержка оказываются частотно зависимы, то говорят о линейных искажениях.

Как правило, свойства технических устройств (например, их КПФ) заранее известны. Поэтому с этим видом искажений в принципе можно бороться детерминированными способами (установка коррелирующих цепей и т. д.)

Поведение же линии связи (ее КПФ) менее предсказуемо. Искажения вносимые линией (каналом) связи определяются как мультипликативные помехи.

Кроме искажений, вызванных особенностями КПФ канала, ошибки при приеме сигналов возникают из-за присутствия в канале посторонних сигналов — аддитивных помех.

Такие мешающие сигналы присутствуют в активных и пассивных устройствах — четырехполюсниках, так и,  в особенности, в линиях (каналах) связи

В общем виде влияние помех на передаваемый сигнал записывается через оператор:

    (4.1.4)

где — принятый сигнал,

— аддитивная помеха,

— оператор воздействия на переданный сигнал .

При воздействии мультипликативной помехи:

  (4.1.5)

где — множитель изменения амплитуды и фазы сигнала .

При воздействии аддитивной помехи:

    (4.1.6)

В общем виде

    (4.1.7)

Каналом с постоянными параметрами называется канал (линия) связи, отображаемая четырехполюсником, в котором , а аддитивная помеха  моделируется стационарным случайным процессом.

Если сигналу  соответствует преобразование Фурье

   (4.1.8)

то в обобщенном виде изменения сигнала, прошедшего через четырехполюсник могут быть отображены

   (4.1.9)

По аналогии с (4.1.8)

   (4.1.10)

где — спектральная плотность сигнала на выходе линии.

Следовательно, из сравнения (4.1.9) и (4.1.10) следует:

    (4.1.11)

в чем еще раз проявляется физический смысл КПФ, как спектральной весовой функции.

Рассмотрим специальный случай (4.1.9), когда входным является сигнал вида — дельта-функция. Этот сигнал имеет . Тогда

   (4.1.12)

импульсная характеристика четырехполюсника, имеющая смысл отклика ЛЦ с КПФ  на единичный дельта-импульс:

(по определению).

Можно показать, что между входным, выходным сигналами и импульсной характеристикой существует взаимосвязь:

    (4.1.13)

где  — реакция на воздействие площадью , поступившее на вход в момент  и фиксируемое через время .

Выражение (4.1.13) носит название интеграл Дюамеля. Оно уточняет вид оператора  в (4.1.5).

Итак в темах 4, 5, 6 рассматриваются особенности описания сигналов, наблюдаемых на выходе (линии) канала связи в зависимости от действующих в нем помех и свойств самого канала (классификация каналов была приведена в 2.1.

Классификация и математические модели аддитивных помех.

Аддитивные помехи классифицируются прежде всего по занимаемому ресурсу по оси частот и оси времени. По этому признаку их различают:

(рисунок)

Флуктуационной называется помеха, которая представляет собой сумму большого числа независимых импульсов и колебаний.

Эти воздействия проявляются непрерывно во времени  и занимают существенную полосу частот (помеха является широкополосной).

Согласно центральной предельной теореме теории вероятностей, распределение суммы большого числа случайных величин сходится к нормальному.

Поэтому в канале с постоянными параметрами флуктуационная помеха представляет собой стационарный процесс с параметрами распределения вероятностей мгновенных значений (смотри лекцию 2.7).

Наибольшее распространение получили шумы как разновидности флуктуационной помехи (хаотическая совокупность коротких шумовых воздействий).

По физической природе шумы различают внутренние и внешние.

Среди внутренних шумов, возникающих в аппаратуре канала связи, особое место занимают тепловые шумы.

Энергетический спектр теплового шума:

,

где — постоянная Планка,

— постоянная Больцмана,

— абсолютная температура,

— частота.

При обычных температурах и частотах ниже 60 ГГц

     (4.1.14)

Внешние помехи поступают в канал от посторонних источников: космические шумы, индустриальные помехи и т.д.

Сосредоточенные по спектру (узкополосные) и по времени (импульсные) помехи имеют дуальные частотно-временные параметры:

(рисунок)

Узкополосные помехи порождаются соседними излучающими средствами (взаимные помехи). Импульсные помехи могут быть следствием природных явлений: грозы и т. д. (атмосферные помехи) или результаты работы механизмов, контактов и т. п. (индустриальные помехи)

Распространенной моделью узкополосной помехи является квазигармонический сигнал:     (4.1.15)

В лекции 2.9 было показано, что при  гауссовых квадратурных компонент процесса (4.1.15) огибающая оказывается распределенной по закону Релея.

Таким образом, все виды аддитивных помех имеют сходную физическую природу. При увеличении числа источников случайных воздействий импульсная помеха трансформируется в флуктуационную. При расширении спектра сигнала одна и та же помеха может из широкополосной трансформироваться (рассматриваться  в новых условиях) в узкополосную. Однако в каждом конкретном случае виды помех следует различать и выбирать соответствующие меры борьбы с их действием.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51850. Химерні та трансгенні організми 62 KB
  клітинну інженерію та клонування. Незважаючи на те що спроби клонування людської істоти не схвалюються багатьма вченими і навіть тими хто створив ягничку Доллі подібні експерименти буде важко зупинити тому що принцип техніки клонування уже відомий багатьом лабораторіям. Клонування рослин черенками чи бруньками бульбами в сільському господарстві зокрема в садівництві відомо вже більш 4х тис. Можливість клонування ембріонів хребетних вперше була показана на початку 50х років у досвідах на амфібіях.
51852. Лічба в межах 20. Вправи на засвоєння додавання та віднімання чисел у межах 10 56 KB
  Обладнання: ілюстрації героїв казок: Колобок Заєць Лиса Вовк Ведмідь Белочка Буратіно набори чисел дидактичний матеріал картки тести. Правильно це Колобок. Наш Колобок дуже допитливий тому геть і пішов от бабусі й дідуся щоб навчитися бути економним. Ну що ж у шлях І покотився Колобок.
51854. МИ ЧУЄМО ТЕБЕ, КОБЗАРЮ, КРІЗЬ СТОЛІТТЯ 479.5 KB
  22 Урок Черкащина земля Тараса Шевченка 33 Урок Черкащина духовності скарбниця. Шевченка без перебільшення можна назвати геніальним художником. Творчість Шевченка багатогранна як його талант. Літературна спадщина Шевченка обіймає велику збірку поетичних творів Кобзар драму Назар Стодоля і 2 уривки з інших п'єс; 9 повістей щоденник та автобіографію написані російською мовою записки історичноархеологічного характеру Археологічні нотатки 4 статті та понад 250 листів.
51856. Ми чуємо тебе Кобзарю крізь століття 1.78 MB
  Базилевський: Шевченко явище унікальне Просторо в цьому імені. Справді як поет Тарас Шевченко починає виступати в різноманітних здавалося б майже взаємно виключаючих поетичних жанрах немовби в різних стильових манерах. Питання для обговорення: як ви вважаєте: звідки черпав наснагу Шевченко чи можна на вашу думку розєднати Шевченка і Черкащину Свою відповідь обгрунтуйте. Без волi немає щастя вважав Шевченко: .
51857. The Miracle Drugs Abroad 57.5 KB
  Ech one is mircle drug in its own right nd I hvent met n mericn tourist yet who isnt willing to shre his medicines with less fortunte people who live brod. “I hve just the thing for you†the hostess sid. It doesnt mke you s sleepy nd you only hve to tke two every four hours. I hve bottle t the hotel nd if you stop by Ill give you some.