Учебники

Статистика — соотношение сигнал / шум

Пропорция знак-волнение (сокращенное SNR) — это мера, используемая как часть науки и проектирования, которая анализирует уровень желанного знака до уровня шума фундамента. Он характеризуется как отношение энергии знака к силе шума, регулярно передаваемой в децибелах. Доля выше 1: 1 (более заметная, чем 0 дБ) показывает больше флаг, чем шум. Хотя SNR регулярно указывается для электрических знаков, он может быть связан с любым типом знаков (например, уровнями изотопов в ледяном центре или биохимическими движениями между клетками).

Отношение сигнал / шум определяется как отношение мощности сигнала (значимой информации) и мощности фонового шума (нежелательного сигнала):

SNR= fracPsignalPnoise

Если дисперсия сигнала и шума известны, а сигнал равен нулю:

SNR= frac sigma2signal sigma2noise

Если сигнал и шум измеряются на одном и том же импедансе, то SNR может быть получено путем вычисления квадрата отношения амплитуд:

SNR= fracPsignalPnoise=( fracAsignalAnoise)2

Где A — среднеквадратичная (среднеквадратичная) амплитуда (например, среднеквадратичное напряжение).

децибелы

Поскольку многие сигналы имеют очень широкий динамический диапазон, сигналы часто выражаются с использованием логарифмической шкалы децибел. На основании определения децибела сигнал и шум могут быть выражены в децибелах (дБ) как

Psignal,dB=10log10(Psignal)

а также

Pnoise,dB=10log10(Pnoise)

Аналогичным образом, SNR может быть выражено в децибелах как

SNRдБ=10log10(SNR)

Используя определение SNR

SNRдБ=10log10( fracPsignalPnoise)

Использование правила отношения для логарифмов

10log10( fracPsignalPnoise)=10log10(Psignal)10log10(Pnoise)

Подстановка определений SNR, сигнала и шума в децибелах в вышеприведенное уравнение приводит к важной формуле для вычисления отношения сигнал / шум в децибелах, когда сигнал и шум также выражены в децибелах:

SNRдБ=Pсигнал,дБPшум,дБ

В приведенной выше формуле P измеряется в единицах мощности, таких как ватты или милливатты, а отношение сигнал / шум является чистым числом.

Однако, когда сигнал и шум измеряются в вольтах или амперах, которые являются мерами амплитуд, они должны быть возведены в квадрат, чтобы быть пропорциональными мощности, как показано ниже:

SNRдБ=10log10[( fracAsignalAnoise)2][7pt]=20log10( fracAsignalAnoise)[7pt]=Asignal,dBAnoise,dB

пример

Постановка задачи:

Вычислите SNR 2,5 кГц синусоиды, отобранной при 48 кГц. Добавьте белый шум со стандартным отклонением 0,001. Установите для генератора случайных чисел значения по умолчанию для воспроизводимых результатов.

Решение: