Шумы

Помехи и искажения в
процессе передачи
2/16
Виды факторов, влияющих на качество связи
Затухание
Потери
Искажения
Шумы
3/16
Затухание
4/16
Децибелы
Затухание 10 log10 (P2 / P1), дБ
Усиление 10 log10 (P3 / P2), дБ
P – мощность сигнала
5/16
Искажения
Исходный сигнал
Принятый сигнал
Фазовый сдвиг
6/16
Воздействие шумов
7/16
Разновидности шума
•
Атмосферные шумы
•
•
•
•
Гауссовский «белый» шум
•
•
Термический шум (хаотичное движение свободных электронов)
Перекрестные помехи (Crosstalk)
•
•
•
Грозовые разряды
Ионизированный газ (Solar noise)
Высокочастотное радиоизлучение звезд
NEXT
FEXT
Импульсные шумы
8/16
Шумы
•
Эффект
•
•
•
искажение передаваемого сигнала
затухание
Отношение сигнал / шум
SNRdB = 10 log10 S / N
S – средняя мощность сигнала
N – уровень шума
9/16
BER (Bit Error Rate)
•
Вероятность битовой ошибки (искажение одного бита) за
некоторый временной интервал
•
BER = 10-5 означает, что в среднем исказится один бит из
последовательности 105 бит
• 10-5
• 10
-8
• 10-12
для телефонных линий
для цифровых каналов
для волоконно-оптических линий
10/16
Crosstalk
•
NEXT (near-end crosstalk)
•
Перекрестные наводки на ближнем конце – интерференция на передающей
стороне
•
FEXT (far-end crosstalk)
•
Перекрестные наводки на дальнем конце – интерференция на принимающей
стороне
11/16
12/16
13/16
Формула Найквиста
С = 2W log2 M
W – полоса пропускания, Гц
M – число уровней дискретного сигнала
В 1927 году Найквист определил, что число независимых импульсов, которые могут быть
переданы в единицу времени без искажений, ограничено двойной шириной частотного
диапазона канала связи
Пример расчета пропускной
способности канала ТЧ (3000 Гц)
14/16
Теорема Шеннона-Хартли
Емкость канала C, означающая теоретическую верхнюю границу
скорости передачи данных, которые можно передать со средней
мощностью сигнала S через аналоговый канал связи,
подверженный аддитивному белому гауссовскому шуму мощностью
N , равна:
где
C — емкость канала в битах, с;
B — полоса пропускания канала, Гц;
S — полная мощность сигнала над полосой пропускания, измеренной в ваттах
или вольтах в квадрате;
N — полная шумовая мощность над полосой пропускания, измеренной в ваттах
или вольтах в квадрате;
S/N— отношение сигнала к шуму(SNR) сигнала к Гауссовскому шуму,
выраженное как отношение мощностей.
15/16
Теорема Шеннона-Хартли
Пример расчета для телефонной линии связи:
В = 3300 – 300 Гц = 3000 Гц
SNR = 35 дБ,
отсюда S/N = 3162
C = 3000 * log2 (1 + 3162) = 34881 бит/с
16/16
Производительность
Пропускная способность
Число бит, передаваемых за одну секунду
Скорость передачи и величина задержки
Задержка = t2 – t1 = D/ Vs