Eb/No 정의, BER-Eb/No 곡선 사용 이유, C/N과 Eb/No 상호변환관계

Eb/No비는 무엇인지 정의하고, 각종 디지털통신 변조방식의 성능평가에 있어서BER-C/N곡선대신에 BER-Eb/No곡선을사용하는 이유를 설명하고 , C/N과 Eb/No의 상호변환 관계를 수학적으로 설명

 

 

1. Eb/No 정의

2. 아날로그 통신 및 디지털 통신 신호의 차이

3. C/N과 Eb/No의 비교

4. C/N과 Eb/No의 수학적 상호변환 관계

5. 디지털 통신시스템에서 Eb/No의 의미

 

 

1. Eb/No 정의

 - Eb/No 디지털 통신의 성능평가 기준으로 비트에너지 대 잡음전력 스펙트럼 밀도의 비임

 - Eb/No는 아날로그 통신시스템의 주요 성능평가 특성인 SNR을 정규화한 것

 - Eb: 비트 에너지는 비트 시간(Tb)과 신호 전력(S)과의 곱

              Eb=비트시간*신호전력=Tb*S=(1/비트전송률)*S=S/Rb

 - No: 잡음전력 스펙트럼 밀도, 즉 잡음 전력(N)을 대역폭(W)으로 나눈 값

              No=N/W

 - Eb/No는 단위 대역폭당 잡음 전력에 대해 필요한 비트당 에너지를 표시하는 파라미터임

 

2. 아날로그 통신 및 디지털 통신 신호의 차이

구분	신호 형태	내용
아날로그 통신		주기적인 아날로그 파형은 전력신호임  전력신호는 무한 크기의 에너지를 가짐  에너지는 아날로그 파형을 특정 지을 수 없음  아날로그 통신에서는 신호 전력 S가 유용한 척도
디지털 통신		디지털 신호는 비주기적인 신호  디지털 신호의 평균전력은 0이므로(무한대의 시간으로 나누므로) 전력은 디지털 파형을 특정 지을 수 없음  디지털 통신에서는 전력보다는 에너지가 보다 유용한 척도가 됨  수신 에너지가 디지털 파형을 특징 지음

 

<참조>

 

3. C/N과 Eb/No의 비교

 가. C/N

   - C/N은 캐리어 전력과 잡음 전력의 비임

 

 나. Eb/No

 - Eb/No는 단위 대역폭당 잡음 전력에 대해 필요한 비트당 에너지를 표시하는 파라미터임

 - C/N과 Eb/No의 정의에서 볼 수 있듯이 Eb/No는 비트당의 에너지를 나타내므로 디지털통신 변조방식들의 성능을 비교하는데 더 적합함(QPSK의 경우 한 개의 심볼에 2개의 비트 전송이 가능하고 16QAM의 경우는 4개의 비트 전송 가능)

 - C/N가 높더라도 내부에 잡음이 많이 섞여 있는 경우 BER이 높음, 이는 C/N가 디지털 변조 방식의 성능을 평가하는데 한계가 있음을 의미

 

 

 

4. C/N과 Eb/No의 수학적 상호변환 관계

 

 

5. 디지털 통신시스템에서 Eb/No의 의미

  - 디지털 통신시스템에서 SNR값

  - 수신기 입력단에서 측정되는 값이고, 얼마나 수신 신호가 양질의 신호인지를 파악하는 기본 척도로 이용됨

  - 각각의 변조방식마다 다른 BER versus Eb/No 값을 보임(Eb/No과 BER 사이에는 Trade-off 발생)

 

http://www.linuxtv.org/wiki/index.php/File:Est_BER_vs_EbN0.png

 

  - 요구되는 BER 값에 따라 Eb/No 값이 결정되면 수신기에서 요구되는 C/N 값이 도출가능하고, 이 값을 가지고 필요한 송신기 파워를 결정할 수 있음

  - 즉, 이 그래프는 주어진 RF 송신 파워에 따라 디지털 링크에서 얻을 수 있는 최대 성능(도달할 수 있는 BER값)을 보여줌

  - 통신시스템 관점에서 Eb/No가 최소가 되도록 시스템을 설계하고 운용하는 것이 목적

  - 즉, 요구되는 Eb/No가 적을수록 검출과정 등이 더 효율적이라고 할 수 있음 

 

 

<참조>

CNR(Carrier to Noise Ratio)

 - 아날로그 시스템의 성능은 신호대 잡음비(SNR)로 평가하고, 디지털 시스템의 성능은 반송파대 잡음비(C/N)이나 비트 에러율(BER)로 평가 함

 

 

Eb_No.pdf

 

SN CN EbNo.pdf

 

presentation_BERandMER.pdf

 

http://cafe.naver.com/jungbomaster/3825

https://cdn.shopify.com/s/files/1/0131/9432/files/presentation_BERandMER.pdf