SNR(Signal to Noise Ratio), CNR(Carrier to Noise Ratio)

통신시스템 전송과정에서 신호가 변형되거나 잡음이 부가되므로 성능 평가 시 신호 평균전력만을 고려하는 것은 큰 의미가 없으며, 신호전력과 잡음전력의 비를 평가하는 것이 중요합니다.

아날로그 전송의 성능평가 척도로 SNR, NF 등이 사용되며, 디지털 전송에서는 CNR, BER, Eb/N0 등이 사용되고 있습니다.

1. 디지털 통신시스템 계통

아날로그 통신은 반송파 자체에 신호가 직접 포함되어 있어 전송 중에 잡음이 혼입되면 신호에 영향을 미치므로 SNR로 성능을 평가합니다.

디지털 통신에서는 정보가 2진 데이터 형태로 반송파에 실리므로 잡음이 혼입되어 데이터에 열화를 주어도 원정보에는 영향을 미치지 않으므로 CNR로 성능을 평가합니다.

2. SNR(Signal to Noise Ratio)

SNR(Signal to Noise Ratio)은 신호 전력대 잡음전력의 상대적 크기를 나타내는 비를 말합니다.

S/N[dB] = 10 log 평균신호전력(Ps)/평균잡음전력(PN)

SNR은 아날로그 통신시스템 성능을 판단하는 중요한 척도입니다.

그 이유는 통신시스템의 성능이 절대적인 신호전력이 아닌 잡음전력에 대한 상대적인 신호전력으로 결정되기 때문입니다.

SNR은 아날로그 시스템 성능평가 요소로 신호레벨이 잡음레벨 이하로 떨어지면 통신이 불가능해집니다.

3. CNR(Carrier to Noise Ratio)

CNR은 반송파 전력대 잡음전력의 상대적 크기를 나타내는 비를 말합니다.

C/N[dB] = 10 log 평균반송파전력(PC)/평균잡음전력(PN)

CNR은 주로 디지털 통신시스템의 성능을 평가하기 위한 척도로 무선 링크에서도 사용되고 있습니다.

디지털 통신의 경우 반송파대 잡음비가 2진 데이터 오류 검출확률에 영향을 미치므로 성능평가에 좋은 매개변수가 됩니다.

CNR은 디지털 시스템 성능평가 요소로 과도한 잡음이 전송 시 오류를 유발할 수 있으나 디지털 방식의 이산적인 성질을 이용해 아날로그 시스템 대비 잡음과 왜곡이 발생해도 통신이 가능합니다.

4. CNR과 SNR 관계

C/N ∝ S/N

CNR이 충분히 클 때 복조기를 거쳐서 출력된 신호는 잡음의 영향이 적게 되므로 SNR은 CNR의 비례함수가 됩니다.

아날로그 통신시스템은 SNR이 성능 평가기준으로 사용되지만, 디지털 통신시스템에서는 2진 신호의 검출 오류확률이 성능평가의 척도가 됩니다.

5. 정보 전송률과 BER 사이의 관계

신호대 잡음비 외에도 정보 전송률과 BER 사이의 관계를 보다 잘 나타내는 모수로는 Eb/N0가 있습니다.

S/N = Eb/No ∙ R/W

Eb/No = S/N ∙ W/R

Eb/N0가 디지털 전송에서 중요한 이유는 디지털 정보의 BER이 SNR에 대한 감소함수가 되기 때문입니다.

주어진 대역폭의 채널에서 정보 전송률을 증가시키고도 비트 에러율을 같게 유지하려면, SNR을 높여야 합니다.