Signalleistung

Signalleistung bezeichnet in der Elektrotechnik die mittlere Leistung, die durch ein zeitabhängiges Signal übertragen wird. Sie wird über einen längeren Zeitraum gemessen und charakterisiert die Stärke des Signals in einem Übertragungskanal, Verstärker oder Empfänger. Im Gegensatz dazu beschreibt die Energie eines Signals die insgesamt übertragene Energie; Energiensignale besitzen eine endliche Energie und typischerweise null mittlere Leistung, während Leistungssignale eine endliche, nicht verschwindende mittlere Leistung aufweisen und oft unendliche Energie haben.

Für kontinuierliche Signale gilt die mittlere Leistung eines reellen Signals x(t) als P = lim_{T→∞} (1/2T) ∫_{-T}^{T} x^2(t) dt. Für ein diskretes Signal x[n] lautet sie P = lim_{N→∞} (1/N) ∑_{n=0}^{N-1} |x[n]|^2. Bei komplexen Signalen wird entsprechend die quadratische Belastung verwendet, üblicherweise mit der jeweiligen Definition zur Abdeckung des spektralen Inhalts. Ein Signal wird oft als Energie- oder Leistungssignal klassifiziert: Ein Energiensignal hat eine endliche Energie E = ∫ |x(t)|^2 dt, während die mittlere Leistung verschwindet. Leistungssignale besitzen eine endliche, nicht verschwindende mittlere Leistung, die Energie ist jedoch meist unendlich.

Ein typisches Beispiel ist eine Sinuswelle x(t) = A cos(ω0 t), deren mittlere Leistung P = A^2/2 beträgt. In der Praxis wird Signalleistung oft über den RMS-Wert oder die spektrale Leistungsdichte bestimmt, wodurch sich Leistung in Bandbreite und Umgebung aufteilen lässt. Signalleistung ist zentral für Linkbudgets, Modulation, Rauschabstand und die Bewertung von Übertragungssystemen.