Аддитивные и мультипликативные помехи

Во всех системах связи наблюдаемый сигнал поступающий с выхода канала на вход приёмника (демодулятора) может быть представлен в виде суммы:

	(2.1)
где		–	реализация суммы сигнала и аддитивной помехи на входе приемника (детектора);
		–	реализация случайного сигнала на входе приемника (детектора) без учета аддитивных помех;
		–	реализация случайного процесса (СП)
		–	случайная аддитивная помеха в непрерывном канале.

Аддитивные (естественные) помехи по своему происхождению делятся на внутренние, возникающие в самом канале, главным образом в аппаратуре и внешние поступающие в канал от посторонних источников.

В системах электросвязи внутренние помехи обусловлены тепловыми шумами (случайными движениями электронов в проводниках), дробовыми шумами (флуктуациями числа носителей тока, преодолевающих потенциальный барьер в электронных устройствах). Тепловые шумы в принципе неустранимы. Их можно уменьшать путём понижения температуры тех частей канала, где уровень сигнала низок (входные цепи и УВЧ приёмника). Дробовые шумы можно снижать путём рационального построения аппаратуры. Полностью устранить их нельзя.

К внутренним помехам можно также отнести «фон» переменного тока, всевозможные наводки и т. д.

Внешние помехи по их происхождению делятся на:

‒ взаимные помехи – ослабленные сигналы других каналов связи;

‒ индустриальные помехи – создаются различной электрической аппаратурой;

‒ атмосферные помехи – вызываются близкими и дальними грозовыми разрядами

‒ космические помехи.

К взаимным помехам относятся также помехи, возникающие при прохождении посторонних сигналов вместе с полезным сигналом через нелинейные цепи РПУ. К ним можно отнести и контактные помехи, характерные для подвижных радиосредств.

Общие физические характеристики помех.

Внутренние помехи являются широкополосными и гладкими. При этом тепловые и дробовые шумы имеют постоянную спектральную плотность мощности в очень широкой полосе частот.

Односторонняя спектральная плотность мощности теплового шума, создаваемая флуктуацией электронов в проводнике, не зависит от его сопротивления и от проходящего через него тока и равна:

	(2.2)
где	h ≈ 6,62·10-34 Дж.·с.	–	постоянная Планка;
	к ≈ 1,38·10-23 Дж / град.	–	постоянная Больцмана;
	f	–	частота;
		–	абсолютная температура.

При обычных температурах и не очень высоких частотах справедливо более простое выражение:

(2.3)

Характер дробовых шумов зависит от типа электронного прибора, в котором они возникают. Основным их отличием от тепловых шумов является зависимость интенсивности шума от тока, проходящего через прибор. Спектральная плотность дробового шума пропорциональна постоянной составляющей этого тока и практически одинакова на всех частотах рабочего диапазона прибора.

Взаимные помехи чаще всего узкополосные и могут быть как гладкими, так и импульсными. Индустриальные и атмосферные помехи широкополосные и состоят из импульсной и гладкой составляющей.

Аддитивные помехи хорошо аппроксимируются гауссовским случайным процессом. Это объясняется тем, что помехи образуются суммированием очень большого числа отдельных воздействий, независимых друг от друга или слабо зависящих и имеющих значения примерно одного порядка. В этих условиях справедлива центральная предельная теорема и сумма этих воздействий мало отличается от гауссовского процесса.

Мультипликативные (искусственная) помехи – это помехи, которые обусловлены случайными изменениями параметров канала связи (перемножается с сигналом):

	(2.4)
где		–	случайный процесс;
		–	полезный сигнал (реализация случайного сигнала на выходе модулятора).

В реальных каналах обычно имеют место и аддитивные, и мультипликативные помехи, поэтому:

(2.5)

Выводы

1. Аддитивная помеха – это естественная помеха, а мультипликативная помеха – это искусственная помеха.

2. В реальных каналах связи обычно имеют место аддитивные и мультипликативные помехи.