什麼是信噪比?


“信噪比”或簡稱 SNR,是一個指標,用於描述**無線通道噪聲(干擾)存在時訊號的效能。線上性尺度上,SNR 是訊號功率與噪聲功率之比**。無線通道從來都不是無噪聲的。

始終存在訊號必須克服才能成功到達接收機的噪聲底限。因此,在接收機處,我們不僅接收傳輸的訊號。我們擁有傳輸訊號的噪聲或新增噪聲的版本。

下面是 SNR 的示例

SNR 公式

$$SNR=\frac{訊號功率}{噪聲功率}$$

$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{訊號功率}{噪聲功率})$$

SNR 的關鍵特性

  • 信噪比簡稱 SNR,用於衡量無線通道噪聲的訊號效能。

  • 無線通道噪聲從來都不是無噪聲的。

  • 線上性尺度上,SNR 是訊號功率與噪聲功率之比。

SNR 能提供哪些資訊?

當訊號功率下降到某個閾值以下時,接收機無法忠實地檢測和解碼它。**這就是 SNR 所告知我們的資訊**。它告訴我們與通道噪聲相比,訊號的強度。正 SNR 表示訊號功率大於噪聲功率,而負 SNR 表示相反的情況。

通常的做法是用基於對數的分貝 (dB) 刻度表示 SNR。當線上性尺度(絕對值)和 dB 刻度上表示時,SNR 本質上是無量綱的。

無線通道是有噪聲的,並且不同的通道具有不同的噪聲水平(以及噪聲輪廓/機率密度函式 (PDF))。因此,每當比較不同系統的 SNR 時,都很難獲得被比較的 SNR 的方便的單一圖形表示。

示例

假設四個不同系統的測量 SNR 分別為 100、500、1000 和 5000

讓我們看看下面 SNR 的表示式 -

$$SNR(dB)=10log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})$$

其中 SP 表示訊號功率,NP 表示噪聲功率。

線上性和絕對尺度上表示 SNR

S/MSNR(Abs)SNR(dB)
110020
27018.45098
3100030
41000040
550026.9897

理解 SNR 幅度

讓我們看看無線通道的 25 dB SNR 表示什麼。

$$25dB=10log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})$$

$$log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})=2.5$$

$$(\frac{S_{p}}{N_{p}})=10^{2.5}\approx\:316.22$$

因此,我們可以觀察到訊號與噪聲功率之比為 31.622,這表明訊號功率幾乎比噪聲功率強 32 倍,因此訊號不會淹沒在噪聲中。

SNR 的理想值

沒有固定值,但它會根據通道環境而變化。如果通道噪聲太大,則需要較高的 SNR。

0 dB SNR

當訊號功率和噪聲功率相等時,SNR 為 0 dB。這是最糟糕的情況。不幸的是,接收機無法檢測和解碼訊號。讓我們看看下面這種情況 -

$$SNR(dB)=10\:log_{10}(\frac{S_{p}}{N_{p}})=10\:log_{10}(\frac{N_{p}}{N_{p}})=0$$

當訊號功率等於噪聲功率時,SNR 為 0 dB。任何包括 0 dB 及低於此值的 SNR 值都被認為更糟糕。

更新於: 2021 年 6 月 23 日

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