22-Ruído Impulsivo
Visão Geral
O ruído impulsivo é um tipo de perturbação significativa em sistemas de comunicação, caracterizado por picos de energia de curta duração e alta amplitude que ocorrem de forma irregular. Diferente do ruído térmico (ou ruído branco), que é contínuo e previsível estatisticamente, o ruído impulsivo é transiente e muitas vezes causado por fontes externas. Sua natureza abrupta e energética o torna particularmente prejudicial para a transmissão de dados digitais, pois um único impulso pode corromper vários bits consecutivos, levando a erros em rajada (burst errors).
Definição
Ruído impulsivo consiste em pulsos ou picos de energia eletromagnética de curta duração e amplitude significativamente maior que o nível médio de ruído de fundo. Esses pulsos são irregulares no tempo e na amplitude, tornando-os difíceis de prever ou modelar usando distribuições estatísticas simples como a Gaussiana (usada para ruído térmico). Ele é frequentemente causado por eventos eletromagnéticos discretos no ambiente ou falhas no próprio sistema de comunicação.
Exemplos
- Descargas Atmosféricas (Raios): Podem induzir picos de tensão significativos em linhas de transmissão aéreas ou mesmo em cabos enterrados e afetar transmissões de rádio.
- Comutação de Cargas Elétricas: Ligar ou desligar motores elétricos, relés, lâmpadas fluorescentes ou outros equipamentos de alta potência pode gerar transientes elétricos que se propagam pelas linhas de energia e de comunicação.
- Falhas em Componentes: Contatos elétricos defeituosos, arcos voltaicos em interruptores ou conectores podem gerar ruído impulsivo.
- Interferência Automotiva: Sistemas de ignição de veículos podem gerar pulsos de rádio frequência.
- Diafonia (Crosstalk) de Sinais Pulsados: Sinais de alta energia em pares de cabos adjacentes podem induzir pulsos em um par vizinho.
Características
- Curta Duração: Os pulsos individuais são tipicamente muito breves (microssegundos a milissegundos).
- Alta Amplitude: A potência instantânea durante um pulso pode ser muito maior que a do sinal ou do ruído de fundo.
- Irregularidade: Ocorrem em momentos imprevisíveis.
- Distribuição Não-Gaussiana: Sua natureza esporádica e de alta amplitude não segue a distribuição normal.
- Causa Erros em Rajada (Burst Errors): Em transmissão serial, um único pulso pode afetar vários bits transmitidos sequencialmente durante sua ocorrência.
Efeitos e Impacto
- Corrupção de Dados: É uma das principais causas de erros em sistemas de comunicação digital, especialmente em meios propensos a interferências externas (como linhas telefônicas de par trançado usadas para DSL).
- Degradação da Relação Sinal-Ruído (SNR) Instantânea: Durante o pulso, a SNR pode cair drasticamente, tornando a detecção do sinal impossível.
- Dificuldade de Mitigação: Sua natureza imprevisível torna difícil cancelá-lo completamente.
- Necessidade de Códigos de Correção Robustos: Exige o uso de técnicas de detecção e correção de erros capazes de lidar com erros em rajada, não apenas erros aleatórios de bits individuais.
Seção Expandida: Ruído Impulsivo e Erros em Rajada
A principal consequência do ruído impulsivo em sistemas digitais é a ocorrência de erros em rajada (burst errors). Como os bits são transmitidos serialmente um após o outro, um pulso de ruído que dura o tempo suficiente para abranger, digamos, 5 bits, pode potencialmente corromper todos esses 5 bits. Isso contrasta com o ruído térmico, que tende a causar erros de bits individuais e aleatórios. A ocorrência de erros em rajada tem implicações significativas no projeto de sistemas de correção de erros. Códigos simples, como a paridade, são ineficazes contra rajadas. Códigos mais poderosos, como os códigos Reed-Solomon ou códigos convolucionais combinados com intercalação (interleaving), são frequentemente empregados. A intercalação funciona rearranjando a ordem dos bits antes da transmissão e revertendo-a na recepção. Isso espalha os bits de uma rajada de erro, fazendo com que pareçam erros de bits individuais para o decodificador, que pode então corrigi-los de forma mais eficaz.