4.3.7. АДДИТИВНЫЕ ПОМЕХИ В КАНАЛЕ
В каналах связи аддитивные помехи вызываются различными причинами и могут принимать различные формы, индивидуальные реализации которых трудно учесть. Именно эти помехи чаще вызывают необратимые преобразования передаваемых сигналов. Несмотря на большое разнообразие, аддитивные помехи по их электрической и статистической структуре разделяют на три основных класса: флуктуационные (распределённые по частоте и времени), сосредоточенные по частоте (квазигармонические) и сосредоточенные во времени (импульсные).
В отсутствие аддитивных помех детерминированные линейные преобразования сигнала чаше всего обратимы. В присутствии даже очень слабой аддитивной помехи линейные преобразования оказываются необратимыми.
Флуктуационные помехи. С физической точки зрения аддитивные флуктуационные помехи порождаются в системах связи различного рода флуктуациями, т.е. случайными отклонениями тех или иных физических величин (параметров) от их средних значений. Так, источником шума в электрических цепях могут быть флуктуации тока, обусловленные дискретной природой носителей заряда (электронов, ионов). Дискретная природа электрического тока проявляется в электронных лампах и полупроводниковых приборах в виде дробового эффекта (при заданном режиме питания схем случайно меняется число создаваемых носителей заряда).
Флуктуационные помехи могут считаться гауссовскими случайными процессами (см. гл. 2), которые чаще всего считаются стационарными с нулевыми средними значениями (по крайней мере на определённых временных промежутках, называемых интервалами стационарности).
Сумма большого числа любых помех от различных источников вследствие условий центральной предельной теоремы теории вероятностей также имеет характер флуктуационной помехи. Многие помехи при прохождении через приёмное устройство часто приобретают свойства нормальной флуктуационной помехи (см. 4.39).
Наиболее распространённой причиной шума в аппаратуре связи являются флуктуации, обусловленные тепловым движением. Случайное тепловое движение носителей заряда в любом проводнике вызывает случайную разность потенциалов (напряжения) на его концах. Среднее значение такого напряжения равно нулю, а переменная составляющая проявляется как шум. Тепловой шум на входе приёмника представляет собой гауссовский случайный процесс с нулевым средним и спектральной плотностью мощности:
где 
постоянная Планка; 
постоянная Больцмана; 
абсолютная температура источника шума; 
текущая частота.
В диапазоне звуковых и радиочастот 
и поэтому, разлагая в (4.47) экспоненту в ряд, получаем
Величина 
является односторонней (на положительных частотах) спектральной плотностью шума. Специфическим для полупроводниковых приборов является шум, называемый фликер-шумом, который возникает в результате разного рода поверхностных явлений. Его спектральная плотность в широком диапазоне частот подчиняется гиперболическому закону (она пропорциональна 
Обычно на частотах выше 10 кГц фликер-шумами пренебрегают.
Космические помехи в системах радиосвязи, вызванные радиоизлучением солнца и других космических объектов, имеют характер флуктуационных шумов.
Сосредоточенные по спектру помехи. К сосредоточенным по спектру аддитивным помехам принято относить сигналы посторонних радиостанций, преднамеренные помехи, излучения генераторов высокой частоты различного назначения (промышленных, медицинских) и т.п. В общем случае это модулированные колебания, т.е. квазигармонические колебания с изменяющимися параметрами. В одних случаях эти колебания являются непрерывными (например, сигналы вещательных и телевизионных радиостанций), в других — они носят импульсный характер (сигналы радиотелеграфных станций и систем передачи данных). В отличие от флуктуационных ширина спектра сосредоточенной помехи в большинстве случаев не превышает полосы пропускания приёмника, а в некоторых случаях она намного уже этой полосы. В диапазоне коротких волн сосредоточенные по спектру помехи являются основными, определяющими качество связи, и считаются случайными колебаниями с флук-туациями фаз и амплитуд (замираниями), распределение которых такое же, как у полезных сигналов.
Импульсные помехи. К импульсным (сосредоточенным во времени) аддитивным помехам принято относить помехи в виде одиночных импульсов, следующих один за другим через такие большие промежутки времени, что переходные явления в приёмнике от одного импульса успевают практически затухнуть к моменту прихода следующего импульса. К таким помехам относят многие виды атмосферных и индустриальных помех. Заметим, что "флуктуационная помеха" и "импульсная помеха" являются понятиями относительными. В зависимости от частоты следования импульсов одна и та же помеха может воздействовать как импульсная на приёмник с широкой полосой пропускания и как флуктуационная на приёмник с относительной узкой полосой пропускания. На практике импульсные помехи приходится рассматривать как случайный, относительно широкополосный (тем шире, чем короче импульсы помехи) процесс, состоящий из отдельных редких, случайно распределённых во времени и по амплитуде импульсов. Вероятностные свойства таких помех с достаточной для практических целей полнотой описываются
распределением вероятностей амплитуд импульсов и распределением временных интервалов между этими импульсами. Для последних часто применяют модель Пуассона.
Распределение амплитуды импульсных помех часто описывается логнормальным законом
где 
и дисперсия преобразованного 
Для этого закона характерно наличие существенных значений в области больших амплитуд, что соответствует реальной модели импульсной помехи.
Заметим, что логнормальным законом часто описывают медленные (суточные, сезонные) флуктуации амплитуд радиосигналов, обусловленные не интерференционными явлениями, а поглощениями сигнала в среде распространения.
