Tin tổng hợp
Tỷ lệ S/N là gì? Nó có tác dụng như nào với thiết bị âm thanh!
Th11
Trong truyền thông tương tự và kỹ thuật số, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, thường được viết là S/N hoặc SNR, là thước đo cường độ của tín hiệu mong muốn so với nhiễu nền (tín hiệu không mong muốn). S/N có thể được xác định bằng cách sử dụng một công thức cố định so sánh hai mức và trả về tỷ lệ, cho biết liệu mức nhiễu có ảnh hưởng đến tín hiệu mong muốn hay không.Tỷ lệ này thường được biểu thị dưới dạng một giá trị số duy nhất tính bằng decibel ( dB ). Tỷ lệ có thể bằng 0, số dương hoặc số âm. Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm trên 0 dB cho thấy mức tín hiệu lớn hơn mức nhiễu. Tỷ lệ càng cao thì chất lượng tín hiệu càng tốt.
Ví dụ: tín hiệu Wi-Fi có S/N là 40 dB sẽ cung cấp dịch vụ mạng tốt hơn tín hiệu có S/N là 20 dB. Nếu S/N của tín hiệu Wi-Fi quá thấp, hiệu suất mạng có thể bị ảnh hưởng do các thiết bị khó phân biệt tín hiệu mong muốn với nhiễu hơn. Điều này có thể dẫn đến mất gói và truyền lại dữ liệu, dẫn đến thông lượng thấp hơn và độ trễ cao hơn.
Nhiễu bao gồm bất kỳ nhiễu loạn không mong muốn nào làm giảm chất lượng của tín hiệu mong muốn. Nó có thể bao gồm nhiễu nhiệt, lượng tử, điện tử, xung hoặc xuyên điều chế , cũng như các dạng nhiễu khác. Các yếu tố môi trường, chẳng hạn như nhiệt độ và độ ẩm, cũng có thể ảnh hưởng đến mức độ tiếng ồn.
Nếu nhiễu đủ lớn so với tín hiệu mong muốn — tức là S/N thấp — thì nó có thể làm gián đoạn nhiều hoạt động truyền dữ liệu, bao gồm tệp văn bản, đồ họa, đo từ xa, ứng dụng cũng như luồng âm thanh và video .
Các kỹ sư truyền thông luôn cố gắng tối đa hóa S/N. Theo truyền thống, điều này được thực hiện bằng cách sử dụng băng thông hệ thống nhận hẹp nhất có thể phù hợp với tốc độ dữ liệu mong muốn. Tuy nhiên, có những phương pháp khác. Ví dụ: các kỹ sư có thể sử dụng kỹ thuật trải phổ để cải thiện hiệu suất hệ thống hoặc họ có thể tăng công suất đầu ra tín hiệu để tăng S/N.
Trong một số hệ thống cấp cao, chẳng hạn như kính thiên văn vô tuyến, tiếng ồn bên trong được giảm thiểu bằng cách hạ nhiệt độ của mạch thu xuống gần bằng 0 tuyệt đối (-273 độ C hoặc -459 độ F). Trong các hệ thống không dây, việc tối ưu hóa hiệu suất của ăng-ten truyền và thu luôn là điều quan trọng .
Làm thế nào để bạn tính toán tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm?
Tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm thường được đo bằng decibel và có thể được tính bằng cách sử dụng logarit cơ số 10. Tuy nhiên, công thức chính xác phụ thuộc vào cách đo tín hiệu và mức nhiễu.
Ví dụ: nếu chúng được đo bằng microvolt thì có thể sử dụng công thức sau:
S/N = 20 log 10 (P s /P n )
P s là tín hiệu tính bằng microvolt và Pn là nhiễu tính bằng microvolt.
Tuy nhiên, nếu tín hiệu và tiếng ồn được đo bằng watt thì công thức sẽ hơi khác một chút:
S/N = 10 log 10 (P s /P n )
Chữ P thường được sử dụng trong các công thức này để biểu thị sức mạnh .
Khi P s bằng P n , S/N sẽ bằng 0. Tỷ lệ 0 dB cho biết tín hiệu đang cạnh tranh trực tiếp với mức nhiễu, dẫn đến tín hiệu gần như không thể đọc được. Trong truyền thông kỹ thuật số, điều này có thể làm giảm tốc độ dữ liệu do thường xuyên xảy ra lỗi khiến hệ thống truyền phải gửi lại các gói dữ liệu.
Khi P s lớn hơn Pn , S/N sẽ dương. Lý tưởng nhất là P s phải lớn hơn P n nhiều để giảm thiểu nhiễu. Ví dụ: giả sử P s bằng 10 microvolt và Pn bằng 1 microvolt. Vì 10 chia cho 1 bằng 10 nên có thể sử dụng công thức sau để tính S/N:
S/N = 20 log 10 (10) = 20 dB
Tỷ lệ 20 dB có nghĩa là tín hiệu có thể đọc được rõ ràng. Nếu tín hiệu yếu hơn nhiều nhưng vẫn ở trên mức nhiễu – chẳng hạn như 1,3 microvolt – S/N thấp hơn nhiều, trong trường hợp này chỉ là 2,28 dB:
S/N = 20 log 10 (1,3) = 2,28 dB
Đây là tình huống ngoài lề có thể ảnh hưởng đến hiệu suất mạng, mặc dù đây không phải là tình huống xấu nhất có thể xảy ra. Khi P s nhỏ hơn Pn , S/N âm, tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm thấp. Trong loại tình huống này, việc liên lạc đáng tin cậy gần như là không thể và cần thực hiện các bước để tăng mức tín hiệu, giảm mức nhiễu hoặc thực hiện kết hợp cả hai.
