съотношение на сигнала
Поставяне на кръстосани връзки
Шумът е сериозен враг на системите за предаване на данни. В каквато и среда да „пътуват“ електроните, те генерират определен електромагнитен шум. Когато сигнал се предава по комуникационен канал, като например по меден проводник или когато се излъчва в радиочестотния диапазон, той винаги е придружен от фонови електромагнитни смущения или шум.
Съотношението сигнал/шум (S/N) е количеството нежелан електромагнитен шум, разделено на силата на сигнала. Ако фоновият шум във връзката за данни е по-висок от сигнала, скоростта на данни може да бъде намалена или системата може да стане нестабилна.
В кабелните системи проблемите, свързани с нивото на шума, се решават доста просто поради относителното затваряне на системите. Помислете за типична локална мрежа, където ниско ниво на шум от радиостанции и други устройства може да причини смущения. Ethernet мрежа, работеща на честота от 10 MHz, използва филтър в приемащата точка, за да прекъсва сигнали над 10 MHz. Друг начин за увеличаване на съотношението S/N е да се увеличи силата на сигнала.
Стандартите определят нивото на електромагнитни смущения в оборудването, разрешено за производство, за да се сведат до минимум смущенията при предаването на данни.
Цяла област на телекомуникациите е посветена на начините за максимизиране на силата на сигнала спрямо нежелания електромагнитен шум. В някои сложни устройства, като например радиотелескопи, температурата на микроелектронните компоненти е намалена почти до абсолютната нула (-273°C), за да се минимизират електромагнитните смущения.
На въпроса за потискането на шума в безжичните комуникации се обръща специално внимание, тъй като електромагнитните смущения могат сериозно да повлияят на предаването на сигнала. Въпросът е, че с безжвръзки, сигналът е относително слаб и освен това затихва с висока скорост - обратно пропорционална на площта, "прекосена" от сигнала, разпространяващ се във всички посоки.
Качеството на предаване на сигнала също се влияе от факта, че може да има много източници на електромагнитни смущения, включително околната среда. Захранващите кабели и релейните кули могат да генерират много значителни електромагнитни смущения. Стените на сградата могат да блокират или отслабят сигналите.
Отразителните повърхности като метални огради и дори облаци могат да забавят сигналите. Следователно един и същ сигнал може да бъде получен от различни посоки по различно време, което причинява изкривяване.
Един от начините за минимизиране на нивото на шума в безжичните връзки е прескачането на честотата, което се използва в Bluetooth и в стандарта IEEE 802.11.
Предавателят изпраща сигнал на една честота за предварително определен кратък период от време (говорим за милисекунди), след което се променя на друга честота и предава сигнала за различен период от време и т.н. Редът и продължителността на промяната на честотите зависи от конкретния алгоритъм и тъй като сигналът използва всяка от включените честоти само за кратък период от време, вероятността от смущения или изкривяване на сигнала е намалена.
И все пак въпросът за S / N не губи своята острота. През 2001 г. трябва да очакваме появата на много устройства, използващи технологията Bluetooth.
На пръв поглед би изглеждало напълно естествено да се използва Bluetooth за получаване на диагностична информация от автомобил, но ще мине много време преди такива устройства да бъдат инсталирани в автомобили. И всичко това поради електромагнитни смущения.
"Настрябва да сте сигурни, че такива устройства няма да причинят смущения в други системи на автомобила, - каза Майк Хичме от General Motors Corporation. „Когато микропроцесор или превключвател предава сигнал безжично, това може да причини смущения в други системи на превозното средство.“
Ако сигналът е слаб, понякога фоновият шум ще го заглуши. За електронни системи това може да бъде остатъчен шум от компоненти на устройството, космически лъчи, смущения от други електронни устройства и др. Както можете да видите от представената диаграма, когато нивото на сигнала падне под фоновия шум, неговото съдържание се губи. Ако сигналът е силен, тогава дори най-слабите му фрагменти не се изкривяват от шум и по този начин може да се поддържа по-голяма разлика в интензитета (напр. гръмкост) между най-ниските и най-високите стойности на сигнала. Стойността, с която максималният интензитет на сигнал надвишава минималното ниво, когато този сигнал все още може да бъде открит (т.е. прагът на шума), се нарича динамичен диапазон и обикновено се измерва в децибели.
Терминът сигнал/шум първоначално възниква в областта на проектирането на електрически вериги като специфичен количествен параметър, но самата концепция може съвсем правилно да се приложи към всеки комуникационен метод.
Например, димът от лагерните огньове може да бъде ефективно средство за предаване на сигнали на дълги разстояния, но стига естественият "шум" - да речем мъгла или дъжд - да не пречи.
Или си представете място, където десетки хора говорят едновременно. Ако искате да говорите с някого, ще трябва да застанете близо до събеседника си, така че вашият глас (сигнал) да може да се чуе над звуците на другите, които говорят (шум). другиС други думи, трябва да се постигне достатъчно високо съотношение S/N.
И накрая, разгледайте хилядите дискусионни групи, известни като Usenet. Често чувам от опитни потребители (и определено изпитвам това доста често самият аз), че много REC (развлекателни) или ALT (алтернативни, т.е. напълно неуправляеми) групи имат „недостатъчно високо съотношение сигнал/шум“. С други думи, твърде много хора публикуват публикации, които всъщност не съдържат никаква информация; това често се случва, когато страстите се разгарят около някакъв, най-общо казано, маловажен въпрос.