Signal-Rausch-Verhältnis
Abkürzung: SNR
Das Signal-Rausch-Verhältnis, englisch Signal-to-Noise Ratio (SNR), setzt die Leistung des Nutzsignals ins Verhältnis zur Leistung des Rauschens, das jede Übertragung begleitet. Auf Deutsch heißt es auch Störabstand oder Rauschabstand. Angegeben wird es fast immer in Dezibel:
SNR = 10 · log10(P_Signal / P_Rauschen) dB
Ein SNR von 20 dB heißt: Das Signal ist hundertmal stärker als das Rauschen. Bei 0 dB sind beide gleich stark, negative Werte bedeuten, dass das Signal im Rauschen liegt. Je höher der Wert, desto sauberer die Übertragung.
Woher das Rauschen kommt
Rauschen ist jede ungewollte Leistung, die sich dem Signal überlagert. Ein Teil ist physikalisch unvermeidbar: Elektronen in Leitern und Verstärkern bewegen sich durch Wärme ungeordnet und erzeugen ein Grundrauschen. Dazu kommen Störungen von außen, etwa Übersprechen zwischen benachbarten Adern im Telefonkabel, andere Funksender auf derselben Frequenz oder Störungen von Netzteilen und Motoren.
Werden Störungen durch andere Sender mitgezählt, spricht man im Mobilfunk vom SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio). In Kabelnetzen steht neben dem SNR oft die MER, die zusätzlich Verzerrungen erfasst.
SNR und Datenrate
Das SNR begrenzt, wie viele Bits sich pro Symbol übertragen lassen. Je höher es ist, desto dichter kann die Modulation gepackt sein: 64QAM braucht mehr Abstand zum Rauschen als QPSK, 1024QAM noch deutlich mehr. Moderne Verfahren wählen die Modulation laufend nach dem gemessenen SNR.
Die theoretische Obergrenze beschreibt das Shannon-Theorem:
C = B · log2(1 + SNR)
C ist die maximale Datenrate, B die Bandbreite, das SNR steht hier als einfaches Verhältnis, nicht in dB. Ein Kanal mit 20 MHz und 20 dB SNR (Faktor 100) schafft höchstens rund 133 Mbit/s. Verdoppelt man die Bandbreite, verdoppelt sich die Rate; 3 dB mehr SNR bringen dagegen nur ein Bit pro Symbol mehr.
Typische Werte
| Anwendung | Wert im Gerät | gut | knapp |
|---|---|---|---|
| DSL | Störabstandsmarge (SNR-Marge) | 6 dB und mehr | unter 6 dB |
| WLAN | SNR | über 25 dB | unter 15 dB |
| LTE, 5G | SINR | über 13 dB | unter 0 dB |
Die Werte sind Richtwerte aus der Praxis, keine Normwerte.
Beim DSL zeigt der Router meist nicht das SNR selbst, sondern die Störabstandsmarge: wie viel Reserve über dem Wert bleibt, den die eingestellte Datenrate braucht. Der DSLAM wählt die Rate so, dass eine Zielmarge übrig bleibt, oft 6 dB. Sinkt die Marge, etwa weil ein Nachbar auf demselben Kabelbündel einen neuen Anschluss bekommt, steigen die Fehler, und die Leitung synchronisiert neu, oft mit geringerer Rate.
Beim WLAN misst das Gerät die Signalstärke in dBm und das Rauschen ebenfalls in dBm; die Differenz ist das SNR. Ein Signal von −60 dBm bei einem Rauschen von −90 dBm ergibt 30 dB, genug für hohe Datenraten. Ein starkes Signal hilft wenig, wenn auf demselben Kanal viele andere Netze senden.
Abgrenzung
Die Abkürzung SNR steht auch für anderes. Beim Gehörschutz bezeichnet der SNR-Wert (Single Number Rating) die mittlere Dämmwirkung in dB, ermittelt nach EN ISO 4869. Mit dem Signal-Rausch-Verhältnis hat er nur die Einheit gemeinsam. Außerdem ist SNR der Markenname eines Herstellers von Wälzlagern.