در سلسله مطالب قبلی در مورد عنوان روشهای کد گذاری، سیستم انتقال و رسانههای انتقال صحبت کردیم. گفتیم یکی از دلایل پیدایش روشهای کدگذاری متفاوت، پدیده نویز است تا بتوانیم در حین ارسال، خطا را کشف و تصحیح کنیم. حال جا دارد در مورد خود نویز بیشتر صحبت کنیم و عنوان مختلف آن را در رسانه انتقال بشناسیم.
در اغلب موارد سیگنال دریافت شده توسط گیرنده دارای اطلاعات ناخواسته است که طی انتقال به سیگنال افزوده شده است. به این سیگنال های ناخواسته اصطلاح نویز اطلاق می شود. نویز، عامل محدود کننده اساسی در کارآیی سیستم های ارتباطی است.
همان طور که می دانید سیگنال اصلی، یک موج الکترومغناطیس بوده و هر چه از منبع ارسالی خود فاصله می گیرد، دچار تضعیف می شود. در همین حال در طول مسیر با سیگنال های ناخواسته دیگری جمع می شود. در نتیجه گیرنده شکل متفاوتی از سیگنال ارسالی را دریافت می کند.
به طور کلی هر چه بر میزان نرخ بیتی افزوده شود ، نویز اثر خود را بیش تر به نمایش می گذارد.
منشا نویز را می توان به دو دسته خارجی و داخلی تقسیم کرد. نویز خارجی، شامل تاثیر محیط های طبیعی بر روی سیگنال است. این نویزها در ارتباطات ماهواره ای و بیسیم نمود بیشتری پیدا می کنند. تاثیرات اتمسفر، نویز خورشیدی، تغییرات جوی و پدیده هایی از این دست در این گروه قرار می گیرند.
نویز داخلی نیز در همه سیستم های انتقال داده وجود دارد و همواره سیگنال های تصادفی گریز ناپذیری وجود دارند که در کارکرد سیسیتم محدودیت به وجود می آورند.
نویز را می توان به چهار دسته زیر تقسیم بندی کرد:
* نویز حرارتی یا Thermal noise
* نویز مدولاسیون داخلی یا Intermodulation noise
* نویز القایی یا Crosstalk
* نویز ضربه ای یا Impulse noise
* نویز حرارتی یا Thermal noise
در دنیای فعلی و تکنولوژی که در حال حاضر ابزارهای مخابراتی و انتقال داده ای از آن بهره می گیرند، قطعات هادی و نیمه هادی نقش اساسی را در ساخت ابزار بر عهده دارند. نویز حرارتی، یکی از عوامل گریز ناپذیر در این عرصه است. زیرا مادامی که الکترون ها در قطعات حرکت می کنند، سبب ایجاد گرما شده و آن نیز موجب ایجاد نویز حرارتی می شود.
نویز حرارتی در اثر حرکت تصادفی الکترون ها در محیط رسانا به وجود می آید. الکترون های تحریک شده نوعی نویز پایه ای را در محیط انتقال تولید می کنند.
بر اساس نظریه انرژی جنبشی، انرژی متوسط هر ذره در درجه حرارت مطلق T با KT متناسب است. در این رابطه K ثابت بولتزمن ( Boltzmann ) است. بنابراین می توان انتظار داشت که میزان نویز حرارتی با درجه حرارت در ارتباط باشد. بر همین اساس میزان نویز حرارتی در پهنای باند 1 هرتز، برابر است با N=KT.
K ثابت بولتزمن بوده و مقدار آن برابر است با 23- ^ 10 * 1.3803 ژول بر کلوین.
اگر بخواهیم میزان نویز حرارتی را در پهنای باند B حساب کنیم، خواهیم داشت N=KTB. به طوری که N توان نویز، K ثابت بولتزمن، T درجه حرارت بر حسب کلوین و B پهنای باند بر حسب هرتز می باشد.
نویز مدولاسیون داخلی یا Intermodulation noise
گفتیم یکی از راه های انتقال چند سیگنال از یک کانال مشترک، تکنیک ارسال با فرکانس های مختلف است. هنگامی که سیگنال هایی با فرکانس های مختلف از محیز انتقال مشترکی استفاده کنند ممکن است نویز مدولاسیون داخلی رخ دهد.
تاثیر نویز مدولاسیون داخلی، تولید سیگنال هایی در فرکانسی است که برابر مجموع یا تفاضل دو فرکانس اصلی یا مضاربی از این فرکانس ها است. این نویز زمانی تولید می شود که فرستنده یا گیرنده یا وسایل میانی در سیستم انتقال، غیر خطی باشند.
نام دیگر این نویز، نویز هم شنوایی است. هم شنوایی ناشی از تزویج ناخواسته میان مسیرهای مختلف سیگنال ها می باشد. ممکن است خیلی از شما پدیده هم شنوایی را در تلفن تجربه کرده باشید. در این هنگام صدای کانال تلفنی مجاور (ضعیف تر از صدای مخاطب) نیز شنیده می شود. این نویز بیشتر در رسانه هایی دیده می شود که زوج سیم ها به صورت موازی کنار یکدیگر قرار می گیرند و هر کدام از سیم ها مانند آنتن فرستنده و گیرنده عمل می کنند.
نویز ضربه ای یا Impulse noise
نویزهای قبلی اغلب دارای دامنه های ثابت و قابل پیشبینی بودند ولی نوع دیگری از نویز وجود دارند که به صورت نامنظم و نا پیوسته روی می دهد. این نویزها اغلب دارای زمان های کوتاه و دامنه نسبتا زیاد هستند و داده را در آن فاصله زمانی به طور قابل توجهی خراب می کنند.
نویز ضربه در سیستم های آنالوگ مشکل چندانی به وجود نمی آورد. مثلا اگر در خطوط تلفن رخ بدهد شما ناگهان صدای بلندی که متغلق به طرف مقابل نیست می شنوید ولی در سیستم های دیجیتال، این نوع ضربه معنای صفر و یک را تغییر می دهد و تفکیک آنها را مشکل می کند.
منبع: تبیان
