A. Kaufmann - Berner Fachhochschule

2.4 Rauschen
2.4.1 Allgemeines
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Bei einer Signalübertragung treten oft sehr kleine Signale auf. Ihr Pegel muss durch starkes Verstärken
heraufgesetzt werden. Dabei ist nun zu beachten, dass in jedem Teil des Übertragungssystems dem
informationstragenden Signal (= Nutzsignal) Störsignale überlagert werden, die sich informationsmindernd
auswirken (→ 2.1). Die Beeinträchtigung der Übertragung hängt natürlich von der Intensität
(in bezug auf die Nutzsignalintensität) und der Art der Störung ab.
Bei der Übertragung analoger Signale hat sich als Mass für die Qualität der Störabstand S/N (in dB)
eingebürgert, wobei S die Signalleistung und N die Störleistung darstellt. Handelt es sich bei der
Störung um Rauschsignale, so spricht man auch vom Signal-Rauschleistungsverhältnis.
Ein Rauschsignal ist ein stochastisches (zufälliges) Signal, dessen Verlauf nicht deterministisch ist,
d.h. nicht zum voraus analytisch beschrieben werden kann. Von einem Rauschsignal können dafür
statistische Angaben gemacht werden.
Bei digitalen Signalen spielen störungsbedingte Verformungen solange keine Rolle, als die Entscheidung
für einen bestimmten diskreten Zustand mit hoher Sicherheit möglich ist. Überschreiten
die Störungen jedoch eine gewisse Intensitätsschwelle, so wird die Signalerkennung unsicher, und es
entstehen Fehler. Als Qualitätsmass bietet sich hier die Fehlerwahrscheinlichkeit P e an.
Die durch periodische Störungen hervorgerufene Beeinträchtigung einer Signalübertragung lässt sich
ohne weiteres quantitativ erfassen, da ja periodische Signale sowohl im Zeitbereich, als auch im
Frequenzbereich (mit Hilfe von Fourierreihen), beschrieben werden können.
Entsprechende Berechnungen für Übersprechen oder Büschelstörungen sind dagegen sehr schwierig
da die zugehörigen Zufallsprozesse nichtstationär sind (d.h. statistische Eigenschaften des Störsignals
sind zeitvariant), was zur Folge hat dass Störabstände oder Fehlerwahrscheinlichkeiten selber nicht
mehr deterministisch sind.
Da es sich bei Rauschsignalen in der Regel um stationäre Signale handelt (d.h. statistische Eigenschaften
sind zeitinvariant) kann die Störung einer Nachrichtenübertragung durch Rauschen in
befriedigender Weise ermittelt werden. Die folgenden Ausführungen beschränken sich auf diese
Störungsart, die bei praktischen Übertragungssystemen auch tatsächlich sehr häufig auftritt.
HTI Biel, Signalübertragung 2.4