정의
반송파 대 잡음비(英: Carrier‑to‑Noise Ratio, CNR)는 신호 전송 또는 저장 매체에서 반송파(carrier signal)의 전력 또는 전압과 배경 잡음(noise)의 전력 또는 전압을 비교한 비율이다. 일반적으로 데시벨(dB) 단위로 표시되며, 값이 클수록 신호 품질이 우수함을 의미한다.
수식
$$
\text{CNR} = 10 \log_{10}!\left(\frac{P_{\text{carrier}}}{P_{\text{noise}}}\right)\ \text{[dB]}
$$
여기서 $P_{\text{carrier}}$는 반송파의 평균 전력, $P_{\text{noise}}$는 동일 대역폭 내 잡음 전력을 의미한다.
주요 활용 분야
| 분야 | 적용 예시 | 비고 |
|---|---|---|
| 디지털 저장 매체 | 하드 디스크·광 디스크 등에서 재생 신호의 품질 평가 | 반송파는 기록된 데이터의 기본 파형이며, CNR이 낮으면 재생 오류가 증가한다 |
| 무선 통신 | OFDM·OFDMA 기반 시스템에서 파일럿 심볼을 이용한 채널 평가 | 파일럿 심볼로부터 반송파와 잡음·간섭을 분리해 CNR을 산출한다 |
| 위성·레이다 | 위성 전송·레이다 레이턴시 측정 시 신호 대 잡음비와 구분해 사용 | CNR은 반송파 자체에 대한 비율을 강조한다 |
CNR과 SNR의 차이
신호 대 잡음비(SNR)는 전체 유효 신호 전력을 잡음 전력과 비교한다. 반면 CNR은 특정 반송파 구성 요소만을 대상으로 한다. 따라서 변조 방식이나 다중 경로가 존재하는 환경에서 CNR은 변조 품질을 별도로 평가하는 지표로 활용된다.
측정 방법
- 주파수 영역 분석 – 수신 신호에 푸리에 변환을 적용하여 반송파 피크와 잡음 바닥 수준을 추출한다.
- 파일럿 심볼 기반 – OFDM 시스템에서 파일럿 심볼을 이용해 반송파와 잡음/간섭을 추정한다(특허 KR20070071315A 참고).
- 스펙트럼 분석기 – 스펙트럼 분석기를 사용해 직접 반송파 피크와 인접 잡음 스펙트럼을 측정한다.
단위 및 해석
- dB : 0 dB는 반송파와 잡음 전력이 동일함을 의미한다.
- 양수 : 양호한 전송·저장 환경(예: > 30 dB는 고품질).
- 음수 : 잡음이 반송파보다 강함을 나타내며, 오류율이 급증한다.
어원
‘반송파’는 전파나 전자기파에서 변조 신호를 실어 나르는 기본 파형을 뜻한다. ‘대’는 ‘~에 대한’이라는 의미의 조사이며, ‘잡음비’는 ‘노이즈 대비 비율’이라는 의미로, 각각을 조합해 ‘반송파와 잡음의 비율’이라는 의미를 갖는다.
관련 용어
- 신호 대 잡음비 (SNR, Signal‑to‑Noise Ratio) – 전체 신호와 잡음의 비율
- 비트 오류률 (BER, Bit Error Rate) – CNR·SNR과 직접 연관된 성능 지표
출처
- 위키백과, “반송파 대 잡음비”. https://ko.wikipedia.org/wiki/반송파_대_잡음비
- KR20070071315A, “반송파 신호 대 잡음비 측정 장치 및 방법”. https://patents.google.com/patent/KR20070071315A/ko
- IT 위키, “신호 대 잡음비”. https://itwiki.kr/w/신호_대_잡음비
