長距離を送信すると信号はどうなりますか?
1.減衰:
* 定義: これは、信号が長距離を移動するにつれて信号強度が徐々に失われることを意味します。
* 原因:
* 抵抗: 伝送媒体 (ワイヤ、光ファイバー ケーブル、空気など) の電気抵抗によりエネルギーが散逸し、信号強度が低下します。
* 吸収: 媒体自体が信号のエネルギーの一部を吸収する可能性があります。たとえば、水は電波を吸収するため、海上での長距離無線通信が困難になることがあります。
* 散乱: 信号は、伝送媒体内の障害物や凹凸に遭遇すると、さまざまな方向に散乱する可能性があります。
2.歪み:
* 定義: 不要なノイズや変化を引き起こす信号波形の変化。
* 原因:
* 周波数依存の減衰: 信号内の異なる周波数は異なる速度で減衰する可能性があり、元の信号に歪みが生じる可能性があります。
* 干渉: 外部信号 (電波、電気ノイズ、その他の通信システムなど) が目的の信号と混合し、歪みが発生する可能性があります。
* 非線形性: 伝送媒体が信号に線形に応答しない可能性があり、非線形歪みが発生します。
3.ノイズ:
* 定義: 送信信号に追加される不要な信号により、元の情報を解読することが困難になります。
* 原因:
* 熱雑音: 電子の移動によって引き起こされる、伝送媒体の電荷のランダムな変動。
* ショットノイズ: 電子の離散的な性質により、電流の流れがランダムに変動します。
* 干渉: 前述したように、外部ソースからの干渉により信号にノイズが加わる可能性があります。
4.マルチパス:
* 定義: 信号は、環境内の物体からの反射や散乱により、受信機に到達するまでに複数の経路を通る可能性があります。
* 効果:
* シンボル間干渉 (ISI): 信号の複数のコピーが異なる時間に到着するため、元の信号の重なりやぼやけが発生します。
* 色あせ: 受信信号の強度は、複数のパスの相対位相が変化すると大幅に変化する可能性があります。
これらの影響を軽減するには:
* アンプ: 信号強度を高め、減衰を補償するために使用されます。
* イコライザー: 歪みと周波数依存の減衰を補償するために使用されます。
* フィルタ: 不要なノイズや干渉を除去するために使用されます。
* 多様性のテクニック: フェージングとマルチパスの影響を軽減するには、複数のアンテナまたはパスを使用します。
* エラー修正コード: ノイズや歪みによって生じたエラーを検出して修正するために、送信データに追加されます。
具体的な影響とその重大度は、伝送媒体、信号の周波数、移動距離、周囲の環境によって異なります。エンジニアは、長距離でも信頼性の高い通信を確保するために、これらの技術を設計および実装します。