Impulsrauschen

Impulsrauschen ist eine Form des elektronischen Rauschens, bei der diskrete, kurzzeitige Impulse mit deutlich höheren Amplituden als das Hintergrundrauschen auftreten. Im Gegensatz zu gaussischem Rauschen verteilten sich Impulse zeitlich unregelmäßig und weisen oft eine nicht-normalverteilte Amplitudencharakteristik auf. Typisch ist ein hohes Spitzenverhältnis gegenüber dem Mittelwert.

Merkmale sind kurze Impulsdauern (typisch Nanosekunden bis Mikrosekunden), unregelmäßige Abstände und burstartiges Auftreten. Die Amplitudenverteilung ist meist heavy-tailed, so dass Ausreißer häufiger vorkommen. Die Rauschleistung ergibt sich aus der Kombination mehrerer spontaner Impulse mit einer bestimmten Auftretungsrate.

Ursachen und Vorkommen finden sich in vielen elektronischen und kommunikationstechnischen Umgebungen: Schaltvorgänge in Netzteilen, Überspannungen und Blitzereignisse in Stromnetzen, elektrische Störungen in Geräten und Leitungen sowie Störungen in drahtlosen Systemen durch andere Funkquellen oder kosmische Strahlung in Satelliten.

Modelle und theoretische Beschreibung: In der Kommunikationstechnik werden Impulsrauschen oft durch Poisson-Prozesse für die Impulsankunft beschrieben oder mit Middleton-Klassenmodellen (A, B, C) charakterisiert, die Impulsanzahl, Breite und Amplitudenverteilung kombinieren. Diese Modelle ermöglichen die Abschätzung der Auswirkungen auf Empfangsleistung und Fehlerwahrscheinlichkeit.

Auswirkungen und Gegenmaßnahmen: Impulsrauschen kann Burst-Fehler verursachen, die Bitfehlerrate erhöhen und Synchronisation oder Demodulation stören. Gegenmaßnahmen umfassen robuste Modulationen, Fehlerkorrektur, Interleaving, Blanking oder Clipping von Impulsen sowie spezifische impulsionsresistente Empfängerfilter und Vorverarbeitung. Messungen liefern Kennzahlen wie Impulsrate, Impulsbreite und Amplitudenverteilung zur Charakterisierung des Kanals.