Virkningene av støy i Communication Systems

Støy, nærværet av tilfeldige svingninger i et signal, er det naturlig og alltid tilstedeværende fiende av kommunikasjonssystemer. Hensikten med kommunikasjon er å formidle informasjon og støy forringer denne informasjonen. Støy er uløselig knyttet sammen med fysikken i materialer i vibrasjoner av molekyler. Heldigvis kan designere lage systemer som tåler støy og hindre den fra unødig forstyrre kommunikasjon.

støy~~POS=TRUNC

Moderne kommunikasjonssystemer er elektroniske, og elektroniske kretser alltid ha en viss mengde elektrisk støy. Ved romtemperatur molekylene i en gjenstand som virker helt stille faktisk vibrere ved høye hastigheter og i tilfeldige retninger. I elektroniske komponenter, frembringer dette en liten mengde av elektrisk støy. Atmosfæren produserer også sin andel av elektronisk støy, for eksempel fra lynnedslag og effekten av solstormer. Radiobølger reiser gjennom luften plukke opp denne støyen; jo lenger bølgene reiser, jo mer støy de akkumuleres.

SNR og oppfattelse

Forskere måle støy i kommunikasjonssystemer med et tall som kalles signal-til-støy-forhold, eller SNR. Dette er kraften av signalet du vil sende, dividert med støyen du ikke vil, og det er vanligvis uttrykt i desibel. For eksempel, hvis du har en en-watts signal som inneholder .01 watt støy, deler du en watt ved 0,01 og få 100, så ta den vanlige logaritmen å få to, og multipliserer det med 10 for å komme fram til en SNR av 20 dB. Dette er en dårlig SNR tall; hvis du hadde en lommeradio med 20 dB SNR, ville du neppe være i stand til å forstå tale eller musikk gjennom den. Forskere sette et minimum SNR på 25 dB for forståelighet. Jo høyere SNR, jo klarere signal. En god stereoforsterker, for eksempel, har en SNR på 80 dB eller bedre.

analog

Analoge kommunikasjonssystemer bruker tradisjonelle elektroniske kretser, så som forsterkere, mottakere og sendere. Selv analoge systemer er enklere enn digitale, er støy i dem kumulative. En kommunikasjons tekniker er klar over den støy som frembringes ved hvert punkt i signalkjeden; jo bedre utstyr, jo høyere SNR. Når støyen kommer inn i systemet, det aldri forlater, og støy som produseres i noen del av en overføring legger til det som allerede er der. Dersom den totale kvaliteten av alle komponenter er en SNR på 30 dB eller bedre, de signaler som er minst forståelig; for høy kvalitet kringkasting, må dette tallet være 50 dB eller bedre.

digitalt

Digitale kommunikasjonssystemer konvertere analoge signaler til digitale data, lagre og overføre dem, og deretter konvertere dem tilbake til analog. Digitale data har fordelen av å være diskret. Digital kommunikasjon system, som analoge seg, er ikke immune mot støy, men designere kan bruke smarte triks for å hindre støy fra samler. For eksempel, digital kommunikasjon kretser bruker en strategi kalt ECC, eller feilkorreksjonskode. Ekstra data piggybacks på toppen av hver byte av et digitalt signal som overføres. Denne informasjonen inneholder matematisk informasjon relatert til signalet; en datamaskin sjekker data delen mot ECC del, og hvis den oppdager en eller to dårlige biter den kan automatisk fikse dem. For mye digital støy, men vil utslette data like sikkert som det gjør analoge signaler. Det er derfor en dårlig skrapte CD vil hoppe: dataene har blitt så skadet at det ECC ikke kan fikse det.