ما هي نسبة الإشارة إلى الضوضاء – SNR؟
لماذا تعتبر نسبة الإشارة إلى الضوضاء مهمة؟
أساسيات حسابات نسبة الإشارة إلى الضوضاء:
كيفية حساب نسبة الإشارة إلى الضوضاء:
الاعتماد على نطاق الضوضاء وSNR:
إشارة الراديو إلى نسبة الضوضاء SNR:
تأثير عرض النطاق الترددي على نسبة الإشارة إلى الضوضاء – SNR:
مواصفات نسبة الإشارة إلى الضوضاء:

تلعب نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) دوراً حاسماً في أي قياس، فمثلاً بالنسبة للأذن غير المدربة كان الاختلاف في الوضوح والحضور الموسيقي لا يمكن إنكاره، وإذا تمكنت (SNR) من إحداث هذا الاختلاف الكبير في وضوح الصوت الموسيقي، فإنّ أهميتها في تطبيقات إرسال الإشارات أكثر أهمية بشكل كبير.



ما هي نسبة الإشارة إلى الضوضاء – SNR؟



نسبة الإشارة إلى الضوضاء (Signal to Noise Ratio): هي النسبة بين المعلومات المرغوبة أو قوة الإشارة والإشارة غير المرغوب فيها أو قوة ضوضاء الخلفية حيث تُعد (SNR) معلمة قياس مستخدمة في مجالات العلوم والهندسة تقارن مستوى الإشارة المرغوبة بمستوى ضوضاء الخلفية، وتكون وحدة التعبير الخاصة بها عادةً ما تكون ديسيبل، كما تشير النسبة الأكبر من (0 ديسيبل أو أعلى من 1) أي أنّ قيمة 1 إلى إشارة أكثر من الضوضاء.



لماذا تعتبر نسبة الإشارة إلى الضوضاء مهمة؟



يمكن الحصول على فهم بالإشارة أو الضوضاء غير المرغوب فيها، كما يمكنك أن تتخيل أيضاً حيث سيكون من المستحيل تقريباً فهم الطرف الآخر المشترك في محادثتك، وأيضاً تعتبر هذا إشارة إلى مشكلة ضوضاء أو ما يعادل نسبة إشارة إلى ضوضاء أقل من المعلومات المقبولة.



فمثلاً إذا أعتبر أنّ الإشارة المطلوبة هي بيانات أساسية ذات تفاوت صارم أو ضيق للأخطاء وهناك إشارات أخرى تعطل الإشارة المرغوبة ممّا يجعل مهمة جهاز الاستقبال أكثر صعوبة لفك تشفير الإشارة المطلوبة، ممّا يجعل وجود نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية أمراً في غاية الأهمية، وعلاوة على ذلك في بعض الحالات يمكن أن يعني هذا أيضاً الاختلاف في عمل الجهاز أم لا حيث يؤثر على الأداء بين المرسل والمستقبل.



في التكنولوجيا اللاسلكية، يتمثل مفتاح أداء الجهاز في قدرة الجهاز على تمييز الإشارات المطبقة على أنّها معلومات مشروعة من أي ضوضاء في الخلفية أو إشارات على الطيف، وهذا يلخص تعريف المعايير التي تستخدم مواصفات (SNR) لوضعها، وعلاوة على ذلك فإنّ المعايير التي أشير إليها لضمان الوظيفة اللاسلكية المناسبة أيضاً.



أساسيات حسابات نسبة الإشارة إلى الضوضاء:



تُعد (SNR) الفرق بين الإشارة المرغوبة وضوضاء الأرضية، فإنّ الضوضاء الأرضية هي عمليات الإرسال الخلفية الخادعة التي تنتجها الأجهزة الأخرى أو الأجهزة التي تولد تداخلاً عن غير قصد على تردد مماثل، لذلك للتأكد من نسبة الإشارة إلى الضوضاء، يجب على المرء أن يجد الاختلاف الكمي بين قوة الإشارة المرغوبة والضوضاء غير المرغوب فيها عن طريق طرح قيمة الضوضاء من قيمة قوة الإشارة.



فمثلاً، إذا كان راديو جهازك يستقبل إشارة عند (-65 ديسيبل ملي واط) وكانت الضوضاء الأرضية (-80 ديسيبل ميلي واط)، فإنّ نسبة الإشارة إلى الضوضاء الناتجة هي (15 ديسيبل)، كما سيعكس هذا بعد ذلك كقوة إشارة تبلغ (15 ديسيبل) لهذا الاتصال اللاسلكي، كما يشير الخبراء إلى متطلبات (SNR) بما لا يقل عن (20 ديسيبل)، فيما يلي متطلبات (SNR) مقابل قيم (SNR):



متطلب 5 ديسيبل إلى قيمة 10 ديسيبل: تُعد بأنّها أقل من المستوى الأدنى لإنشاء اتصال، ونظراً لأنّ مستوى الضوضاء لا يمكن تمييزه تقريباً عن الإشارة المطلوبة أي المعلومات المفيدة.


متطلب 10 ديسيبل إلى قيمة 15 ديسيبل: هو الحد الأدنى المقبول لإنشاء اتصال غير موثوق به.


متطلب 15 إلى قيمة 25 ديسيبل: يعتبر عادةً الحد الأدنى المقبول لإحداث توصيلية ضعيفة.


متطلب 25 ديسيبل إلى قيمة 40 ديسيبل: يعتبر جيداً.


متطلب 41 ديسيبل أو أعلى: تعتبر ممتازة.



على الرغم من استخدام (SNR) بشكل روتيني لتحديد مدى وضوح أو قوة الإشارات الكهربائية، إلّا أنّه يمكن أن ينطبق أيضاً على أي شكل من أشكال إشارة الإرسال، فعلى سبيل المثال يتم استخدامه لوصف مستويات النظائر في قلب الجليد أو الإشارات الكيميائية الحيوية بين الخلايا أو وضوح الصوت لمكبرات الصوت في السيارة ووحدات