ما هي مصادر الضوضاء في الاتصالات

في نظام إرسال الموجات الصغرية يتم إرسال إشارة من هوائي إرسال إلى هوائي استقبال، حيث أنّ جزءاً صغيراً جداً من القدرة المرسلة يلتقطه هوائي الاستقبال، كما يلتقط هوائي الاستقبال أيضاً ضوضاء إشعاع كهرومغناطيسي عشوائي من أي جسم يقع ضمن عرض الحزمة الخاص به، وبعض الضوضاء من الفضاء بين النجوم المليء بالإشعاع الكهرومغناطيسي.

أساسيات الضوضاء في الاتصالات:

تٌشير الضوضاء في الاتصال إلى أي شيء يتداخل مع عملية الاتصال وبالتالي يشوه الرسالة الأصلية وعلى سبيل المثال بالنسبة للراديو، كما يمكن أن يكون هطول الأمطار يؤثر على الإشارة أو أنّ الأصوات الخارجية تتداخل مع رسالة الراديو.

وبالتالي فإنّ الموجة الكهرمغنطيسية التي يغذيها هوائي الاستقبال إلى المستقبل من أجل التضخيم والكشف هي مزيج من الإشارة والضوضاء، كما يضيف المستقبل مزيداً من الضوضاء بعضها لا مفر منه وفي عملية التضخيم بحيث يكون للإشارة المضخمة، وقبل الكشف أو إزالة التشكيل ونسبة معينة من قدرة الموجة الحاملة إلى الضوضاء أو “PC / PN” أو قدرة الضوضاء إلى الناقل النسبة “PN / PC”.

• “PC / PN” هي اختصار لـ “power Carrier / power noise”.

كيف يمكن أن تؤثر الضوضاء على الاتصال؟

هناك أنواع عديدة من الضوضاء فيما يتعلق بالاتصالات، حيث يمكن أن تكون الضوضاء ضوضاء بيئية تؤثر على ما يسمعه الشخص وكيفية تواصله، حيث يمكن أن تكون الضوضاء أيضاً مجموعة متنوعة من الأشكال الأخرى، وهناك ضوضاء عاطفية تؤثر على كيفية تكوين الشخص لتصوراته، حيث يمكن أن تؤثر تجارب حياة الشخص على عملية الاتصال.

كما قد يدخل الأشخاص أيضاً في محادثة بفكرة مسبقة عن المتحدث ويمكن أن تؤثر على ما يسمعونه والمعنى الذي يعطونه للتفاعل وهذا يجلب شكلاً آخر من أشكال الضوضاء، والضوضاء الدلالية عندما يكون للكلمات معاني مختلفة لأشخاص مختلفين ويؤثر على التواصل، وأخبر شخصاً أنك بحاجة إلى شيء ما في أسرع وقت ممكن وستجد أنّ الناس يعطون هذا البيان معاني مختلفة، ومعنى الكلمات يكمن في الناس وليس في الكلمات نفسها.

يمكن أن تسبب الضوضاء الفسيولوجية أيضاً مشاكل في الاتصال مثل فقدان السمع أو الشخص الذي يتحدث بسرعة كبيرة أو ببطء أو لا ينطق الكلمات بوضوح، وهناك العديد من الأمثلة لأنواع متنوعة من الضوضاء التي تشتت الانتباه وتؤثر سلباً على الاتصال النشيط.

فئات الضوضاء في الاتصالات:

يمكن تعريف الضوضاء الكهربائية على أنّها أي طاقة كهربائية غير مرغوب فيها تقع ضمن نطاق مرور الإشارة، كما يمكن تقسيم الضوضاء بشكل عام إلى فئتين، مثل:

1- الضوضاء المرتبطة:

الارتباط يعني وجود علاقة بين الإشارة والضوضاء، لذلك لا توجد ضوضاء مرتبطة إلّا عند وجود إشارة.

2- ضوضاء غير مرتبطة:

توجد ضوضاء غير مرتبطة طوال الوقت سواء كانت هناك إشارة أم لا، كما يمكن تقسيم الضوضاء غير المرتبطة إلى فئتين عامتين:

• خارجي.

• داخلي.

مصادر الضوضاء في الاتصالات:

أولاً: المصادر الطبيعية:

المصادر الطبيعية للضوضاء: هي الظواهر الطبيعية التي تسبب الضوضاء هي العواصف الإلكترونية والتوهجات الشمسية والإشعاع في الفضاء، فعلى سبيل المثال لا يمكن تقليل الضوضاء التي يستقبلها هوائي الاستقبال من المصادر الطبيعية إلّا من خلال تغيير موضع الهوائي.

تُعرف الضوضاء الصادرة عن الشمس والفضاء الخارجي بالضوضاء خارج كوكب الأرض، كما يمكن تقسيم الضوضاء خارج كوكب الأرض إلى مجموعتين:

1- ضوضاء الشمس:

نظراً لكون الشمس جسم كبير في درجات حرارة عالية جداً، فإنها تشع الكثير من الضوضاء، كما تتبع التغيرات في درجات الحرارة دورة مدتها “11 عاماً”، لذلك تتكرر فترات الاضطرابات الكهربائية الكبيرة أيضاً بعد كل “11 عاماً.

2- الضوضاء الكونية:

الضوضاء الكونية تأتي من النجوم، وهذا مطابق للضوضاء التي تشعها الشمس لأنّ النجوم هي أيضاً أجسام ساخنة كبيرة، كما يُطلق على الضوضاء اسم ضوضاء الجسم الأسود ويتم توزيعها بشكل موحد على السماء بأكملها، كما يتم تلقي ضوضاء من مركز المجرة ومجرات أخرى ومصادر نقطية افتراضية أخرى مثل النجوم الزائفة والنجوم النابضة.

ثانياً: مصادر من صنع الإنسان:

ضوضاء من صنع الإنسان: هي ضوضاء يتم إنشاء من صنع الإنسان بسبب عملية الصنع والكسر في دائرة حمل التيار، ومن الأمثلة على ذلك المحركات الكهربائية وآلات اللحام ونظام الإشعال لدوائر التيار العالي بالثيرستور للسيارات والمصابيح الفلورية وتروس التبديل.

ثالثاً: المصادر الأساسية أي المصادر الداخلية:

تكمن المصادر الأساسية للضوضاء داخل المعدات الإلكترونية، ويطلق عليها المصادر الأساسية لأنّها جزء لا يتجزأ من الطبيعة المادية للمواد المستخدمة في صنع المكونات الإلكترونية، وهذا النوع من الضوضاء يتبع قواعد معينة، وبالتالي يمكن التخلص منه عن طريق التصميم المناسب للدوائر والمعدات الإلكترونية.

الضوضاء في اتصالات المعلومات:

طور شانون نظرية المعلومات الشهيرة، وفي هذه النظرية طرح شانون فكرة أنّ الضوضاء هي أحد العناصر الضرورية في اتصال المعلومات، وأثبت شانون أنّه يمكن نقل وحدات المعلومات بشكل موثوق عبر القنوات الكهربائية الصاخبة، وفي نظرية الاتصال تُشير الضوضاء إلى أي شيء يمنع بين مصدر الرسالة والوجهة.

عرقلت عملية ترميز المعلومات وفك تشفيرها، كما لا يمكن تجنب الضوضاء أو القضاء عليها تماماً ولكن يمكن التحكم فيها أو تقليلها إلى أقصى حد ممكن، وفي اتصالات المعلومات يمكن أن يؤدي وجود الضوضاء إلى عدم تناسق المعلومات بين المصدر والوجهة، لذلك قد يكون الاتصال غير ناجح وقد تكون المعلومات غير صحيحة.

يمكن تقسيم الضوضاء إلى الفئات التالية:

• الضوضاء المادية، مثل الضوضاء من البيئة الخارجية وتداخل الثالث عندما يكون هناك اتصال وما إلى ذلك.

• الضوضاء الدلالية، وذلك لأنّ مصدر الرسالة ووجهتها لهما فهم مختلف لبعض المصطلحات والقواعد التي قد تؤدي إلى حواجز الاتصال، كما قد يتسبب ذلك في حدوث تداخل وتشويه للمعلومات.

الضوضاء الحرارية في الاتصالات:

تحتوي الموصلات على عدد كبير من الإلكترونات “الحرة” و “الأيونات” المرتبطة بقوة بالقوى الجزيئية، حيث تهتز الأيونات عشوائياً حول مواضعها الطبيعية أي المتوسطة، ومع ذلك فإنّ هذا الاهتزاز هو دالة لدرجة الحرارة، والاصطدامات المستمرة بين الإلكترونات وتحدث الأيونات المهتزة وبالتالي هناك انتقال مستمر للطاقة بين الأيونات والإلكترونات، وهذا هو مصدر المقاومة في الموصل.

تشكل حركة الإلكترونات الحرة تياراً عشوائياً بطبيعته وبمتوسطه صفر على مدى فترة طويلة هناك حركة عشوائية للإلكترونات تؤدي إلى ضوضاء الجهد تسمى الضوضاء الحرارية، وبالتالي فإنّ الضوضاء المتولدة في أي مقاومة بسبب الحركة العشوائية للإلكترونات تسمى الضوضاء الحرارية أو الضوضاء البيضاء أو ضوضاء جونسون.

ويستند تحليل الضوضاء الحرارية على النظرية الحركية، وهي توضح أنّ درجة حرارة الجسيمات هي طريقة للتعبير عن طاقتها الحركية الداخلية، وبالتالي إن تكون “درجة الحرارة” للجسم تعادل درجة حرارة الجسم، وقيمة جذر متوسط ​​التربيع لسرعة حركة الجسيمات في الجسم.

وعند “-273 درجة مئوية” أو درجة الصفر كلفن تصبح الطاقة الحركية لجسيمات الجسم صفراً، وبالتالي يمكن ربط قوة الضوضاء الناتجة عن المقاوم لتكون متناسبة مع درجة حرارته المطلقة، كما تتناسب قدرة الضوضاء أيضاً مع عرض النطاق الترددي الذي تُقاس عليه.