signaalikohinasuhdetta

Signaalikohinasuhde (SNR) kuvaa signaalin voimakkuuden suhdetta taustakohinan voimakkuuteen. Se voidaan määritellä tehon P_signal ja P_noise perusteella: SNR = P_signal / P_noise. Desibeleinä SNR_dB = 10 log10(P_signal / P_noise). Amplituditasolla suhde on SNR = 20 log10(V_signal / V_noise), kun signaalin ja kohinan impedanssit ovat samat. Käytännössä signaali ja kohina ovat satunnaisprosesseja, ja SNR kertoo näiden kahden voiman eron.

SNR on keskeinen mittari monilla aloilla, kuten telekommunikaatiossa, audiokuvauksessa, videon käsittelyssä ja kuvantamisessa. Suurempi SNR merkitsee selkeämpää signaalia, pienempiä virheitä ja parempaa laatua. SNR vaikuttaa tiedonsiirtokykyyn, herkkään vastaanottimeen ja järjestelmän sietokykyyn kohinaa vastaan.

Monia tekijöitä vaikuttaa SNR:iin. Kohina voi syntyä esimerkiksi lämpötilan aiheuttamana lämpökohinana, fotonien satunnaisuudesta johtuvana shot-noiseina sekä elektronisten häiriöiden aiheuttamina epävarmuuksina. Myös signaalin ja järjestelmän kaistan leveys sekä impedanssit vaikuttavat: suurempi kaista lisää sekä signaalin että kohinan kokonaisvoimaa. Kvantointikohina ja muut tallennus- tai mittausvirheet voivat pienentää SNR-arvoa.

Mittauksessa SNR esitetään usein desibeleinä. Käytännössä suurempi SNR tarkoittaa parempaa laatua ja suurempaa mahdollisuutta erottaa signaali kohinasta. Joissakin yhteyksissä käytetään myös SINR-lyhennettä, joka huomioi lisäksi häiriösijainnin ja -määrän.

Parantamiseksi voidaan lisätä signaalin tehoa, vähentää kohinaa tai parantaa järjestelmän komponentteja ja suojausta. Vahvistimet, suodatus, jäähdytys sekä parempi impedanssinhaku ja virheenkorjausmenetelmät ovat yleisiä keinoja. Aikaisempi suunnittelu ja huolellinen mittausauttaminen auttavat saavuttamaan korkeamman SNR:n.