Definition

Signal-Rausch-Abstand (S/N oder SNR)

Sowohl bei analoger als auch digitaler Kommunikation ist der Signal-Rausch-Abstand (engl.: signal-to-noise ratio) ein Maß für die Stärke des Signals relativ zum Hintergrund-Rauschen. Das Verhältnis wird oft als S/N oder SNR abgekürzt und normalerweise in Dezibel (dB) angegeben.

Wenn die ankommende Signalstärke, in Mikrovolt, Vs ist und der Rauschpegel (ebenfalls in Mikrovolt) Vn, dann ergibt sich der Signal-Rausch-Abstand S/N (in Dezibel) nach folgender Formel:

S/N = 20 log10(Vs/Vn)

Wenn Vs = Vn ist, dann ist S/N = 0. In solchen Situationen ist das Signal praktisch unlesbar, weil der Rauschpegel stark mit ihm konkurriert. Bei digitaler Kommunikation wird dies vermutlich eine Verringerung der Geschwindigkeit verursachen, denn die Quelle muss einige Datenpakete erneut senden.

Im Idealfall ist Vs größer als Vn, S/N also positiv. Als Beispiel nehmen wir Vs = 10,0 Mikrovolt und Vn = 1,00 Mikrovolt. Dann gilt

S/N = 20 log10(10,0) = 20,0 dB

Das Signal ist also deutlich erkennbar. Ist das Signal schwächer, aber immer noch über dem Rauschpegel – zum Beispiel 1,30 Mikrovolt – dann gilt:

S/N = 20 log10(1,30) = 2,28 dB

Das ist eine Grenzsituation – auch hier kann sich die Geschwindigkeit verringern.

Ist Vs kleiner als Vn, dann wird S/N negativ. Solche Bedingungen machen zuverlässige Kommunikation im Allgemeinen unmöglich, jedenfalls wenn keine Schritte unternommen werden, um die Signalstärke zu verbessern beziehungsweise den Rauschpegel empfangsseitig zu verringern.

Kommunikationsingenieure sind stets bemüht, den Rauschabstand zu maximieren. Traditionell wird dazu die schmalstmögliche Empfangsbandbreite für die gewünschte Geschwindigkeit verwendet. Allerdings gibt es andere Methoden. In manchen Fällen kann Frequenzspreizung die Systemleistung verbessern. Der Rauschabstand lässt sich auch erhöhen, indem die Quelle nach Bedarf mit höherer Ausgangsleistung arbeitet. Einige Hochleistungssysteme, etwa Radioteleskope, minimieren das interne Rauschen durch Temperaturabsenkung der Empfangsschaltung nahe an den absoluten Nullpunkt (-273 Grad Celsius). Bei drahtlosen Systemen wiederum ist es immer wichtig, die Leistung der Antennen zu optimieren.

Diese Definition wurde zuletzt im August 2006 aktualisiert

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1 Kommentar

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Danke für die wertvolle Ausführung! - Wie verhielte sich dies in der Fotografie (Rauschen infolge hoher ISO-Zahlen)? - Es wird ja eine "Rausch-Grenze" festgelegt, in gewissen Kreisen bei 30 dB, üblicherweise bei 45 dB. Was genau sagt dies nun aber aus? 20*log10(Vs/Vn) = 45 ... Meint dies nun, dass ca. 0.5% des Bildes "Fehlinformationen" enthält, also von 200 Pixeln im Durchschnitt einer mit dem Bild nichts zu tun hat, sondern eben lediglich "rauscht"? Oder was konkret sagt diese Formel für ein fotografisches Bild aus, wie sind etwa die 45 dB interpretierbar? - DANKE für eine Antwort - herzlich - Martin Messmer 
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