Ist das Signal-Rausch-Verhältnis willkürlich?

Es scheint mir, dass das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR oder S/N) völlig willkürlich ist und vom Benutzer nach seinen Vorlieben eingestellt wird.

Tut mir leid, ich bin Amateur in diesem Thema, aber ich sehe keine Einschränkung für diesen Wert, er kann entsprechend den Wünschen der übertragenden Person eingestellt werden.

Die Bit-/Sekundenrate kann für Geschwindigkeit, Qualität oder Quantität angepasst werden, ich denke, das sind die einzigen Variablen.

Die Shannon-Hartley-Formel kann an die Bedürfnisse eines Benutzers angepasst werden:

C = B ∗ l Ö G 2 ( 1 + S / N )

Wenn ich beispielsweise 1 Stunde Zeit habe, um eine 64-Bit-Nachricht zu übertragen, kann ich das optimale S/N-Verhältnis auswählen.

1 Stunde sind 3600 Sekunden, also brauche ich eine Bit/Sek.-Rate von mindestens 0,017778 Bit/Sek.

Und erreiche, dass ich entweder das S/N-Verhältnis oder die Bandbreite anpasse.

  • Bei 1 Hz würde mir also ein S/N von 0,0125 0,017921 b/s geben, was ausreichen würde, um die 64-Bit-Nachricht in 1 Stunde zu senden.
  • Oder ich könnte 1 KHz und eine S/N-Rate von 0,0000125 wählen, was 0,01803 b/s ergeben würde.
  • Oder 1 MHz mit einer S/N-Rate von 0,0000125, was 18,03 b/s ergeben würde, was die Nachricht in 3,55 Sekunden liefern würde.

Gibt es hier also andere physikalische Einschränkungen oder ist dies völlig willkürlich und dem Benutzer überlassen.

Ich habe gehört, dass Sie, wenn die S/N-Rate unter 1 liegt, eine spezielle Codierung mit Prüfsummen benötigen, um sicherzustellen, dass die Bits, die Sie empfangen, echt sind. Ich denke also, dass Sie in diesem Fall mehr als 64 Bits an Informationen senden müssten. Das könnte also eine zusätzliche Belastung sein.

Gibt es sonst noch etwas zu beachten?

es ist normalerweise "Verhältnis", nicht "Rate"; Korrigiere das in deiner Frage :)
Wie auch immer, Ihre Frage beginnt mit einer falschen Behauptung: "Es scheint mir, dass das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR oder S / N) völlig willkürlich ist und vom Benutzer nach seinen Vorlieben eingestellt wird." Nein, das erfährt das System, nachdem es Rauschen und Signalverschlechterung ausgesetzt war. Das kann sich der Designer nicht aussuchen.
Die Shannon-Hartley-Grenze ist eine Grenze und kann auch nicht angepasst werden. Bei einem SNR und einer festen Bandbreite können Sie nicht mehr Bit/s übertragen, als es erlaubt. Es gibt keine Informationen darüber, wie man das macht. Sie können Ihre Bandbreite normalerweise nicht einfach auswählen, sondern sind durch rechtliche und technologische Einschränkungen eingeschränkt. Ähnlich wie Sie nicht einfach eine Sendeleistung auswählen können (Ihr Smartphone verfügt beispielsweise nicht über ein integriertes Kernkraftwerk, mit dem Sie beispielsweise mit 1 MW senden können, und wäre dies auch nicht legal).
Ihr "Wenn S / N <1, wird eine spezielle Codierung benötigt" ist auch falsch. Tatsächlich sind extrem niedrige SNRs genau die Fälle, in denen Sie keine Kanalcodierung durchführen. Sie würden es für bessere SNRs tun, um Ihre Bitfehlerrate (BER) zu verbessern.
Ich bin mir also wirklich nicht sicher, was ich von Ihrer Frage retten soll.
"Es kann entsprechend den Wünschen der übertragenden Person eingestellt werden" - die übertragende Person hat keine Ahnung, wie hoch das Empfangs-SNR wahrscheinlich sein wird.
@MarcusMüller * "Die Shannon-Hartley-Grenze ist eine Grenze und kann auch nicht optimiert werden", sehe ich, das bedeutet also, dass das S / N unabhängig von der Sendefrequenz ist, aber durch die Leistung der Sendung bestimmt wird geteilt durch die Stärke des Rauschens?
@DavidK. Nein, S/N ist einfach das, was es sagt: das Verhältnis der empfangenen Leistung zur Leistung des Rauschens am Empfänger. Die Sendeleistung wirkt sich darauf nur indirekt aus.
@MarcusMüller ja ich wollte damit sagen, dass die Leistung erhalten wurde, ok jetzt verstehe ich, deine Erklärung ist sehr hilfreich.

Antworten (3)

Zuerst habe ich mich gefragt, was ich mit Ihrer Frage anfangen soll, weil es viele Missverständnisse darin gab, aber lassen Sie uns zum Schluss einfach die Kernfrage beantworten:

Es scheint mir, dass das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR oder S/N) völlig willkürlich ist und vom Benutzer nach seinen Vorlieben eingestellt wird.

Nein das ist falsch.

Die Signalleistung, die einen Empfänger erreicht, ist ein Produkt aus der vom Sender gesendeten Signalleistung, dem/den Pfad(en) zwischen diesem Sender und dem Empfänger, den Empfängereigenschaften und so weiter. Am wichtigsten ist, dass es die Leistung dessen ist, was Sie als Teil Ihres Signals betrachten , basierend auf Ihrem mathematischen Signalmodell, das Ihren Empfänger erreicht.

Die Rauschleistung ist im Grunde alles, was Sie nicht als Signal bezeichnen.

Es gibt also absolut nichts, was ein Entwickler auswählt. Ein Entwickler wird versuchen, das SNR zu optimieren, aber es ist ein Effekt, keine Designfreiheit.

eine schlechte frage, aber gute antwort.
@SolarMike danke. Es ist im Grunde nur einer meiner Kommentare zu der als Antwort recycelten Frage. Dies war der schwierige Fall, in dem ich eine Frage abgelehnt und sie dann beantwortet habe. Hoffe, das hilft zukünftigen Lesern.
Signal to Noise kann sicherlich eine Spezifikation sein, dh eine Zahl, auf die ausgelegt werden muss. "Optimieren" erfasst das nicht ganz.
@MarcusMüller danke für die Klarstellung, es ist in der Tat eine schlechte Frage, aber danke, dass du einige Verwirrungen beseitigt hast, die ich hatte, ich werde mehr zu diesem Thema lesen.

In den meisten Fällen ist Ihre Annahme nicht wahr:

In vielen Fällen können Sie einfach nicht wählen, weil Sie der Empfänger sind und sich mit dem abfinden müssen, was Sie bekommen. Sie können das SNR nicht "einstellen"; bestenfalls kannst du versuchen, es nicht noch schlimmer zu machen.

Selbst wenn Sie der Sender sind oder zumindest den Sender auf irgendeine Weise steuern können, hat die Wahl des SNR einige Kosten: In den meisten Fällen sind die Kosten (Sende-)Leistung, und die ist natürlich nie kostenlos. Also selbst dann kann man den SNR nur in gewissen Grenzen "einstellen".

SNR ist nicht etwas, was Sie entscheiden ... es ist, was Sie am Empfänger erhalten. Es ist das Verhältnis der Signalleistung zur Rauschleistung am Empfänger. Betrachten Sie das folgende lineare Modell.

x=h*s+n

Nehmen wir also an, das Signal 's' hat einen Wert von 1 und der Kanal 'h' hat einen Wert von 0,1 und das Rauschen 'n' am Empfänger ist 0,01. Wenn Sie also s = 1 beim Sender senden, erhalten Sie 'x' beim Empfänger berechnet als.

x=0,1*1+0,01=0,1+0,01=0,11

Hier kann das SNR als 20*log10(0,1/0,01)=20dB oder 100 auf der linearen Skala berechnet werden. Wenn die möglichen übertragenen Werte von 's' +1 oder -1 wären, würden Sie es richtig erkennen, da das, was Sie empfangen haben, eher wie +1 als -1 aussieht (da größer als 0).

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