Rapporto segnale/rumore
In telecomunicazioni ed elettronica il rapporto segnale/rumore, spesso abbreviato con la sigla inglese SNR (Signal to Noise Ratio) o S/N anche nell'uso italiano, è una grandezza numerica che mette in relazione la potenza del segnale utile rispetto a quella del rumore in un qualsiasi sistema di acquisizione, elaborazione o trasmissione dell'informazione.
Definizione
Il rapporto segnale/rumore è un numero puro, dato dal rapporto fra due grandezze omogenee, che esprime quanto il segnale sia più potente del rumore nel sistema considerato. È espresso dalla relazione:
dove è la potenza del segnale utile e la potenza totale del rumore presente nel sistema, grandezze queste solitamente espresse in watt o dBm.
Applicazione e importanza
Può essere applicato indifferentemente a sistemi di natura ottica, elettronica, ecc. e si tratta di una grandezza fondamentale nell'ambito del trattamento dei segnali e della teoria dell'informazione. Un qualsiasi sistema che debba trasportare o trattare informazioni è infatti affetto da rumore, primo fra tutti il rumore termico, che è del tutto indesiderato ovvero corrompe il segnale utile spesso sommandovisi in maniera additiva: tanto maggiore è il rumore rispetto alla potenza di segnale utile tanto minore è la qualità della comunicazione. È logico dunque aspettarsi che l'SNR sia un parametro di qualità che si cerca o si tenda in qualche modo a massimizzare o a preservare il più possibile.
È un parametro di merito molto importante per il dimensionamento dei sistemi di telecomunicazioni in quanto strettamente collegato alla capacità del sistema ricevente di rilevare il flusso informativo originario senza incorrere in alterazioni dovute a distorsione ed errori dovuti essenzialmente all'azione disturbante del rumore: più basso è l'SNR, infatti, più sarà difficoltosa la decodifica del segnale ovvero più alta sarà la probabilità di errore e quindi anche il BER nelle trasmissioni digitali.
Nel caso di trasmissioni analogiche una diminuzione di SNR determina un deperimento graduale della qualità del segnale ricevuto (si pensi ad esempio ad una radio FM che riceve male o ad un televisore in cui compaiono audio o video disturbati: tipici casi di SNR basso); per le trasmissioni analogiche tuttavia è l'utente finale a stabilire una soglia di fruibilità del sistema.
Nel caso di trasmissioni numeriche, invece, esiste una soglia minima di SNR sotto la quale il sistema non è in grado di funzionare (si pensi alla televisione digitale satellitare: o si vede bene o non si vede del tutto), che tuttavia grazie alle moderne tecniche di modulazione e di protezione dei dati tramite codici è piuttosto bassa, al di sotto di quella che servirebbe per ottenere prestazioni analoghe su sistemi analogici.
La soglia minima di SNR è determinata dalla tecnologia dell'apparato ricevente; in fase di progetto di un sistema di telecomunicazioni il primo obiettivo è quindi quello di far pervenire al ricevitore un SNR sufficientemente elevato.
In Alta Fedeltà il rapporto segnale/rumore è uno dei parametri di merito fondamentali, anche se non l'unico, per la valutazione delle prestazioni di un impianto per quello che concerne la pulizia del suono prodotto, tanto che i preamplificatori di fascia alta sono realizzati in due distinti telai, uno contenente il circuito amplificatore, l'altro il circuito alimentatore.
Tale rapporto è legato inoltre alla velocità di trasmissione sul canale tramite il Teorema di Shannon-Hartley.
Il rapporto segnale/rumore decade con la distanza percorsa dal segnale sul canale o mezzo trasmissivo in virtù dell'attenuazione della potenza del segnale utile così che ad una certa distanza dal trasmettitore rimane solo rumore. Tale decadimento fa decadere a sua volta la velocità di trasmissione con la distanza sul canale stesso.
Esiste inoltre un parametro, il SINAD, concettualmente molto simile al SNR, e che insieme al rumore include anche la distorsione generata dal circuito: esso dà una valutazione più precisa della degradazione assunta da un segnale per effetto delle non idealità delle apparecchiature che attraversa, in particolare degli ADC e dei DAC, che possono in alcuni casi essere parecchio distorcenti.
In molti sistemi elettronici e di telecomunicazioni per ottenere una massimizzazione del rapporto segnale-rumore si usa comunemente un filtro adattato.
