Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Помехи и потери в каналах связи
Содержание
- 1. Помехи и потери в каналах связи
- 2. Помехи бывают:Случайные и преднамеренныеСтохастические и прогнозируемыеФоновые и значимыеУстранимые и неустранимые
- 3. Случайные процессы и их спектры
- 4. Помехи Помеху (шум) можно определить как любой
- 5. Проблемы телекоммуникацийШумы и помехи являются фундаментальными неустранимыми
- 6. Методы устранения помех ЭкранированиеЗаземлениеБалансировкаИзоляцияРегулировка полного сопротивления схемыПодавление в частотной или временной области
- 7. Три способа устранения шумовПодавление шумов в источникеСоздание нечувствительного к шумам приемникаМинимизация передачи шумов через канал связи
- 8. Подавление шумов в источникеЗаключение источников шумов в
- 9. Подавление шумов в приемникеНе следует увеличивать полосу
- 10. Анализ электрических цепей основан на допущенияхВсе электрические
- 11. Емкостная связь между проводникамиНаведенное напряжение шумов в
- 12. Для экранирования электрического поля необходимоМинимизировать длину центрального проводника, выходящего за пределы экранаОбеспечить хорошее заземление экрана
- 13. Витая параЭкранированная витая пара очень полезна на
- 14. Индуктивная связьМагнитное поле (с плотностью, меняющейся по
- 15. Магнитные поля Помещение проводника в экран и
- 16. Электрические - магнитныеЭкранировать электрические поля намного легче,
- 17. Искажение информационного сигналаИскажение сигнала при преобразованиях (нелинейное
- 18. Обобщенная модельКаждые Тs секунд в качестве отклика
- 19. Пояснения к моделиКаждые Тs секунд в качестве
- 20. «Все шумит»Любые среды, поглощающие электромагнитную энергию и
- 21. Частотный спектр белого шума
- 22. Шумы усилителей, детекторов, генераторовНа самом деле дробовые
- 23. Частотная зависимостьили шум мерцанияНа каждые 10° ВАХ сдвигается на 0,4 млВПлотность белого шума
- 24. Фликкер-шумЭто возрастание спектральной плотности шумов обусловлено наличием
- 25. Источниками шумовых излучений являютсяТепловые шумы приемных устройствДробовые
- 26. К изучению шумов радиоприемникаШумы радиоприемного устройства (входной
- 27. ОбозначенияRi – внутреннее сопротивление генератора шумаRin –
- 28. Флуктуации при генерацииДля генераторов флуктуации потока электронов
- 29. Спектральная плотность фазового шума (логарифмический масштаб)
- 30. Шумы при манипуляцииК настоящему времени для передачи
- 31. Слайд 31
- 32. Коррекция и регенерацияПри распространении оптического сигнала по
- 33. Потери мощности при передачиПри вводе света в
- 34. Потери мощности передаваемого сигнала
- 35. Поглощение в атмосфере
- 36. Ослабление радиосигнала в дожде Поглощение радиосигнала
- 37. Требования к дождюСтатистические характеристики дождя принято характеризовать
- 38. КомпенсацияДля компенсации поглощения радиосигнала в дожде определенной
- 39. Дождевая карта МСЭ разработал карту мира с
- 40. 140 дБ потерь в канале связи, на 7 порядков отличается амплитуда сигнала.
- 41. В каналеНа пути от передающей к приемной
- 42. Принимаемый сигналПрием сигнала осуществляется также направленной антенной
- 43. Рефракция радиоволнПри прохождении радиоволной атмосферы траектория радиоволны
- 44. Искривления луча вследствие рефракции
- 45. ИскривлениеПлотность атмосферы Земли, диэлектрическая проницаемость атмосферы описываются
- 46. Искривление у насГрадиент диэлектрической проницаемости g является
- 47. Реальные лучи
- 48. ИскаженияПри изменении градиента диэлектрической проницаемости атмосферы разность
- 49. Отраженный лучВ дециметровом и сантиметровом диапазонах волн
- 50. Вредный отраженныйДля сухопутных трасс отношение мощности прямого
- 51. Многолучевое распространение -1Эффекты отражения, рефракции и дифракции
- 52. Эффекты распространения сигналов в городе
- 53. Прямой и отраженный лучи
- 54. Рассеяние и отражение
- 55. Многолучевое распространение -2Отраженные или дифракционные сигналы могут
- 56. Многолучевое распространение -3Когда прямые или отраженные лучи
- 57. Замирания Сигналы, приходящие к приемнику по разным
- 58. Многолучевое распространение -4На практике это означает, что
- 59. Для справкиЗакон Релея: Сечение когерентного (без изменения
- 60. Фильтрация импульсных сигналов в присутствии шумовИсторически ранее
- 61. Построение согласованного фильтраФильтр, для которого достигается максимальное
- 62. ПодавлениеЕсли несущие частоты на выходе модулятора оконечной
- 63. Определение помехиЕсли запаздывание отраженных лучей Δτ составляет
- 64. К определению
- 65. Сигнал – шум в сотовой связиОтношение мощности
- 66. Межсимвольные помехи В РРЛ в точку приема
- 67. Скачать презентанцию
Помехи бывают:Случайные и преднамеренныеСтохастические и прогнозируемыеФоновые и значимыеУстранимые и неустранимые
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Помехи бывают:
Случайные и преднамеренные
Стохастические и прогнозируемые
Фоновые и значимые
Устранимые и неустранимые
Слайд 4Помехи
Помеху (шум) можно определить как любой электрический сигнал, отличный
от полезного
происхождения
Слайд 5Проблемы телекоммуникаций
Шумы и помехи являются фундаментальными неустранимыми явлениями в технике
телекоммуникаций
Именно они ограничивают дальность связи, определяют требуемые мощности радиопередатчиков и
размеры антенн в радиосвязи
Слайд 6Методы устранения помех
Экранирование
Заземление
Балансировка
Изоляция
Регулировка полного сопротивления схемы
Подавление в частотной или временной
области
Слайд 7Три способа устранения шумов
Подавление шумов в источнике
Создание нечувствительного к шумам
приемника
Минимизация передачи шумов через канал связи
Слайд 8Подавление шумов в источнике
Заключение источников шумов в экран
Скручивание шумящих проводников
Заземление
обоих концов экрана
Подключение фильтров ко всем проводникам, проходящим в зашумленном
пространстве
Слайд 9Подавление шумов в приемнике
Не следует увеличивать полосу пропускания шире необходимой
Где
возможно, следует использовать селективные фильтры
Следует разделять заземление для сигнальных, «шумящих»
трактов и корпуса
Слайд 10Анализ электрических цепей основан на допущениях
Все электрические поля сосредоточены в
конденсаторах
Все магнитные поля сосредоточены в индуктивностях
Размеры схем малы по сравнению
с длиной принимаемых во внимание волн
Слайд 11Емкостная связь между проводниками
Наведенное напряжение шумов в этом случае можно
выразить в виде Um=jωRCUc, где R – омическое сопротивление второго
проводника на землю, С – емкость паразитной связи; Uc – напряжение сигнала на первом проводникеПри выводе формулы предполагалось, что R – меньше суммарного емкостного сопротивления двух проводников на землю
Слайд 12Для экранирования электрического поля необходимо
Минимизировать длину центрального проводника, выходящего за
пределы экрана
Обеспечить хорошее заземление экрана
Слайд 13Витая пара
Экранированная витая пара очень полезна на частотах до 100
кГц и в некоторых случаях до 10 МГц
На частотах свыше
1 МГц потери в витой паре резко возрастаютНеэкранированная витая пара дает слабую защиту от емкостных наводок, но очень хорошо защищена от магнитных наводок
Эффективность витой пары увеличивается при увеличении числа витков на единицу длины
Слайд 14Индуктивная связь
Магнитное поле (с плотностью, меняющейся по синусоидальному закону) наводит
в замкнутом контуре напряжение шумов Uш=jωBAcosθ, где А – площадь
замкнутого контура; В – действующее значение плотности магнитного потока
Слайд 15Магнитные поля
Помещение проводника в экран и заземление экрана с
одной стороны не влияют на величину напряжения, наводимого на этот
проводник магнитным полемЛучший способ защитить приемник от магнитных полей – уменьшить площадь его контура
Слайд 16Электрические - магнитные
Экранировать электрические поля намного легче, чем магнитные
Чувствительность системы
к помехам зависит не только от экранирования, заземления и т.п.,
но также и от используемой системы модуляции или кодирования сигнала
Слайд 17Искажение информационного сигнала
Искажение сигнала при преобразованиях (нелинейное усиление, дискретизация и
др.) в источнике
Искажение сигнала в канале связи (ослабление, затухание, поглощение
и т.д.) из-за потерь мощностиНаложение искаженных версий сигнала на основной (замирание, многолучевость)
Посторонние излучения (включая намеренные помехи)
Потери сигнала в приемнике (ограничение полосы, шумы усилителей, преобразования)
Слайд 18Обобщенная модель
Каждые Тs секунд в качестве отклика на входной сигнал
Sn модулятор на основе алфавита размеров М реализует
Слайд 19Пояснения к модели
Каждые Тs секунд в качестве отклика на входной
сигнал Sn модулятор на основе алфавита размером М реализует набор
из si(t) форм сигнала (М-кратная модуляция)Ограниченная полоса канала и используемого оборудования служат подобием фильтра H(f)
Rs представляет собой скорость передачи
Слайд 20«Все шумит»
Любые среды, поглощающие электромагнитную энергию и превращающие ее в
тепло, также излучают электромагнитную энергию в виде флуктуационного шума
Шумят только
активные сопротивления (сопротивления потерь цепей); чисто реактивные сопротивления (емкость, индуктивность) и линии передач без потерь не создают шумовых напряжений или токов
Слайд 22Шумы усилителей, детекторов, генераторов
На самом деле дробовые шумы видео усилителей
и детекторов, которые создаются флуктуациями потока электронов, не являются белыми
и в области низких частот (порядка единиц килогерц) спектральная плотность шума возрастает с уменьшением частоты
Слайд 23Частотная зависимость
или шум мерцания
На каждые 10° ВАХ сдвигается на 0,4
млВ
Плотность белого шума
Слайд 24Фликкер-шум
Это возрастание спектральной плотности шумов обусловлено наличием так называемого фликкер-шума,
или шума мерцания
Наличие фликкер-шума обусловлено общими закономерностями низкочастотных флуктуаций стохастических
процессов в природе 
Слайд 25Источниками шумовых излучений являются
Тепловые шумы приемных устройств
Дробовые шумы усилителей, генераторов,
детекторов
Шумовые излучения атмосферы и космического пространства
Промышленные помехи (помехи от систем
зажигания автомобилей и др.) 
Слайд 26К изучению шумов радиоприемника
Шумы радиоприемного устройства (входной шум, шумы усилителей
и гетеродина) приводятся к его входу с эквивалентной схемой, где
все шумовые напряжения заменяются генератором белого шума на входе приемника
Слайд 27Обозначения
Ri – внутреннее сопротивление генератора шума
Rin – входное сопротивление приемного
устройства
все сопротивления рассматриваются как нешумящие
Un – эффективное напряжение шума
Слайд 28Флуктуации при генерации
Для генераторов флуктуации потока электронов приводят к флуктуациям
фазы выходного колебания генератора или к так называемому фазовому шуму
Флуктуации
колебания генератора могут быть охарактеризованы как фазовыми флуктуациями (фазовым шумом) так и флуктуациями частоты генератора, которые определяют кратковременную нестабильность частоты генератора
Слайд 30Шумы при манипуляции
К настоящему времени для передачи цифровой информации по
каналам связи используются исключительно фазовые методы манипуляции сигналов и фазовые
детекторы для демодуляции этих сигналовПоэтому при демодуляции фазоманипулированных сигналов важное значение имеют именно характеристики фазового шума несущего колебания (сдвиг фаз – фазовый шум)
Слайд 32Коррекция и регенерация
При распространении оптического сигнала по оптическому волокну происходит
его ослабление и искажение
Для увеличения дальности связи через определенное расстояние,
называемое участком ретрансляции, устанавливаются обслуживаемые или необслуживаемые станции, где производится коррекция искажений и компенсация затухания
Слайд 33Потери мощности при передачи
При вводе света в волокно
В оптическом волокне
В
точках соединения коннекторов
В муфтах
NB: Потери в 3 дБ означают, что
половина мощности потеряна.Учитывается также отношение Сигнал/Шум, требующееся для работы приемника – 18 дБ по мощности.
Слайд 36Ослабление радиосигнала
в дожде
Поглощение радиосигнала в дожде намного
превышает поглощение в других осадках: снеге, тумане и др.
Поэтому
на частотах выше 10 ГГц длина трассы ограничивается поглощением радиосигнала в дожде
Слайд 37Требования к дождю
Статистические характеристики дождя принято характеризовать интегральной вероятностью того,
что в данной местности для заданного процента времени за год
интенсивность дождя не будет превышать величины I мм/ч.Исходя из допустимого процента появления прерываний сигнала, определяется для данной местности та интенсивность дождя, при которой РРЛ должна работать с требуемой частотой шибок BER.
Слайд 38Компенсация
Для компенсации поглощения радиосигнала в дожде определенной выше интенсивности должно
быть предусмотрено либо увеличение энергетики радиорелейной станции, либо сокращение пролета
между станциями.
Слайд 39Дождевая карта
МСЭ разработал карту мира с изолиниями дождя I,
которые соответствуют появлению дождя в 0,01 % времени года для данной
местностиСогласно этой карты изолиний для европейской части России в 0,01 % времени года интенсивность дождя не превышает I = 30 мм/ч
Слайд 41В канале
На пути от передающей к приемной антенне уровень сигнала
уменьшается на величину 140 дБ
Поэтому в точке 4 уровень сигнала
равен -73 дБмМножитель «ослабления поля свободного пространства» ν(t) вносит дополнительные потери (-6 дБ) в сигнал (пунктирные линии на диаграмме)
Слайд 42Принимаемый сигнал
Прием сигнала осуществляется также направленной антенной с эффективной площадью
Аа и усилением Gапд
А от нее по фидеру КПД ηфпд
сигнал поступает к приемнику Рпр=П0Ааηфпд
Слайд 43Рефракция радиоволн
При прохождении радиоволной атмосферы траектория радиоволны искривляется или, как
говорят, испытывает рефракцию.
Величина искривления траектории радиоволны зависит от характеристик атмосферы
и меняется во времени вследствие изменчивости атмосферы.
Слайд 45Искривление
Плотность атмосферы Земли, диэлектрическая проницаемость атмосферы описываются экспоненциальной моделью атмосферы.
Вблизи
поверхности Земли рассматривают вертикальный градиент диэлектрической проницаемости g, который не
меняется с высотой.Наличие градиента и приводит к искривлению траектории радиолуча, которая представляет собой окружность с радиусом ρ=-2/g.
Слайд 46Искривление у нас
Градиент диэлектрической проницаемости g является случайной функцией времени
и местоположения точки наблюдения
Для европейской части России
g = –8⋅10–8 1/м, ρ = 25000 км 
Слайд 48Искажения
При изменении градиента диэлектрической проницаемости атмосферы разность фаз прямого и
отраженного от Земли лучей будет меняться, приводя к медленным флуктуациям
амплитуды принимаемого сигнала.Отраженный от Земли сигнал вносит дополнительную ненадежность канала связи, приводя к увеличению процента времени долговременных прерываний сигнала.
Слайд 49Отраженный луч
В дециметровом и сантиметровом диапазонах волн неровности земной поверхности,
кустарники, лес создают диффузное отражение волн, существенно ослабляя отраженный сигнал,
приходящий в приемную антенну.Фильтры нижних частот (ФНЧ) выделяют исходный сигнал, внося большое затухание в высокочастотные составляющие сигнала, появившиеся в процессе демодуляции.
Слайд 50Вредный отраженный
Для сухопутных трасс отношение мощности прямого луча к мощности
сигнала, отраженного от Земли, имеет типовое значение в диапазоне 6
– 10 дБ.Отраженный от Земли сигнал меняет фазу на 180° при отражении и может вычитаться из прямого луча.
Слайд 51Многолучевое распространение -1
Эффекты отражения, рефракции и дифракции могут обеспечить наличие
сигнала там, где быть не должно.
К сожалению, они же могут
служить серьезными источниками помех.
Слайд 55Многолучевое распространение -2
Отраженные или дифракционные сигналы могут поступать на приемник
при любом фазовом соотношении с прямым лучом или друг другом.
Разница
фаз сигналов зависит от разницы длин их путей и от природы отражения.
Слайд 56Многолучевое распространение -3
Когда прямые или отраженные лучи проходят по путям,
равным нечетному числу полудлин волн, можно ожидать, что они придут
к приемнику в противофазе, создавая эффект замиранияНа практике отраженная волна имеет меньшую амплитуду, чем прямая, а фазовые соотношения также меняются.
Слайд 57Замирания
Сигналы, приходящие к приемнику по разным путям, в результате
отражения и дифракции могут находиться в различных фазах по отношению
к прямой волнеКогда они находятся в противофазе, то гасят друг друга
Мощность и фаза ложного сигнала могут быть непостоянны, что вызывает нерегулярные замирания из-за многолучевого распространения
Слайд 58Многолучевое распространение -4
На практике это означает, что приемник принимает сигнал,
уровень которого меняется от почти в два раза больше среднего
уровня до почти нулевого значения, то есть имеет место эффект сильного затуханияЗатухание в условиях многолучевого сигнала часто относят к Релеевскому затуханию
Слайд 59Для справки
Закон Релея: Сечение когерентного (без изменения частоты) рассеяния электромагнитных
волн малой частоты (оптический диапазон) прямо пропорционален четвертой степени частоты.
Слайд 60Фильтрация импульсных сигналов в присутствии шумов
Исторически ранее минимальная полоса фильтра
в приемнике при передачи импульсных сигналов определялась опытным путем
При передаче
телеграфных сигналов считалось, что труднее всего было разделить импульсы сигналов при передаче точек.
Слайд 61Построение согласованного фильтра
Фильтр, для которого достигается максимальное отношение сигнал/шум.
Отношение сигнал/шум
на выходе Рс/Рn=Uc2/(N0/2τ)=2E/N0,
Где Рс – мощность сигнала; Рn – мощность
шума; Uc – амплитуда сигнал; N0 – спектральная плотность белого шума; τ – длительность импульса; E – энергия одиночного импульса на входе фильтра нижних частот.
Слайд 62Подавление
Если несущие частоты на выходе модулятора оконечной станции будут подавлены,
то на демодуляторы кроме канальных сигналов должны быть поданы несущие
частоты.
Слайд 63Определение помехи
Если запаздывание отраженных лучей Δτ составляет заметную часть длительности
канального символа τк, то запаздывающий луч предыдущего символа будет в
течение интервала Δτ совпадать с текущим символом прямого луча, создавая межсимвольную помеху.
Слайд 65Сигнал – шум в сотовой связи
Отношение мощности полезного сигнала, принимаемого
МС от своей БС, к мощности соканальной помехи от мешающей
БС зависит не от расстояния D между парными сотами, а от отношения этого расстояния к их радиусуQ=D/R=√(3n)
Слайд 66Межсимвольные помехи
В РРЛ в точку приема приходят как прямой
луч, так и лучи, отраженные от тропосферных неоднородностей.
Если
запаздывание отраженных лучей Δτ ничтожно мало по отношению к длительности канального символа, то отраженные лучи приводят к замираниям сигнала, с которыми можно бороться.
