비트 대 잡음비

E_b/N₀, Energy per bit to Noise Power Spectral Density Ratio

비트 대 잡음비는 각 비트당 에너지(Eb)**와 잡음의 전력 밀도(N0) 간의 비율을 나타내며, 디지털 통신에서 신호 품질을 나타내는 중요한 지표이다.

의의

• 디지털통신시스템 설계/운용 목표 => E_b/N₀의 최소화
  • 통신시스템 관점에서 E_b/N₀가 최소가 되도록 시스템을 설계하고 운용하는 것이 목적
  • 결국, 요구되는 E_b/N₀가 작을수록 검출 과정등이 더 효율적이라고 할 수 있음

구성

• E_b​: 비트 당 에너지 (Energy Per Bit )
  • 한 비트를 전송하는 데 사용되는 에너지(단위: 줄/비트).
  • 비트 에너지는 비트 시간(T_b)과 신호 전력(S)과의 곱이므로,
    • E_b = 비트시간 x 신호전력 = T_b x S = (1/비트전송률) x S = S / R_b
• N₀​: 잡음 전력 스펙트럼 밀도 (Noise Power Spectral Density)
  • 잡음의 전력 밀도, 즉 1Hz 대역폭당 발생하는 잡음의 전력(단위: 줄/헤르츠).
  • 잡음 전력(N)을 수신기의 대역폭(W)으로 나눈 값
  • N₀ = N / W
  • 주로, `검파 방식`과 `수신기의 잡음지수` 등에 의해 결정되는 값임

• E_b/N₀: 잡음전력밀도에 대한 비트에너지의 비율
  • 비트 수준의 에너지와 잡음전력을 관련시킨 차원(단위)이 없는 비율
  • 아날로그통신에서 많이 쓰이는 S/N 비와 유사하게, 디지털통신시스템 성능 평가시에 주로 기준이되는 수치임
  • Eb/No는 아날로그 통신시스템의 주요 성능평가 특성인 S/N 비를 정규화한 것
    • Eb는, 신호전력(S)을 비트율(Rb)로 정규화한 것
    • No는, 잡음전력(N)을 대역폭(W)으로 정규화한 것
  • 파일:비트대잡음비산식.png

정보 비트 당 신호 에너지 (Eb)

정의 및 산식

• 비트 수준의 에너지로써, 신호의 제곱을 관측하려는 시간 만큼 적분한 것
  • 예) 펄스 신호에 대한 비트 에너지 계산
    • 파일:펄스 신호.png
    • 300x300픽셀

의의

디지털 통신시스템 간 비교를 위해 종종 사용되는 신호 크기의 단위

• 어떤 통신시스템이 고정된 잡음 크기 하에서, 더 작은 Eb로 같은 성능을 보이면, 이는 전력효율적인 통신 방식이라고 할 수 있음
• 만일 주어진 조건에서, 단지 펄스 폭(비트 주기) 만을 작게 한다면, 이때, Eb는 감소되나, 비트 에러에 취약해지고, 또한 대역폭이 증가됨
• 따라서, 채널부호화에 의한 에러제어를 통해 비트 에러에 강건토록 해야 함

참고 문헌

• 정보통신기술용어해설 - Eb/No Energy Per Bit to Noise Spectral Density Ratio, Bit Energy   잡음전력밀도에 대한 비트에너지의 비, 비트 에너지 대 잡음 비