SINR und Signal Rauschabstand (SNR)

Relevanz, Interpretation und Bestimmung der Signalparameter SINR & SNR


Wer sich mit dem Thema Mobilfunk und LTE näher beschäftigt, wird früher oder später sicher auf diverse technische Begriffe stoßen, welche zur Bewertung der Empfangsgüte elementar sind. Etwa dem RSRQ oder RSRP. Doch auch der sogenannte „Signal to interference plus noise ratio“ (SINR) wird von vielen Endgeräten als Messwert ausgegeben. Besonders für Verbraucher, die LTE als DSL-Alternative einsetzen, ist der Wert zur Quantifizierung der Signalqualität interessant. Wir zeigen, worum es sich dabei handelt und wie der SINR richtig bewertet bzw. interpretiert wird.

Was sagt der SINR-Wert aus?

Die trivialste Interpretation des SINR ist gewisser Maßen die „Qualität des Nutzsignals“ im Verhältnis zu Störern bzw. Störsignalen. Man könnte auch sagen, es handelt sich um das Nutzsignal im Verhältnis zum Rauschen und Interferenzen. Besonders letztere treten bei Mobilfunk als Störer auf. Bei diesem physikalischen Effekt beeinflussen sich Wellen durch Überlagerung, z.B. bedingt durch Reflektion oder von Wellen benachbarter Funkmasten auf der gleichen Frequenz. Dies kann zu Verstärkungen oder im Extremfall zu kompletter Auslöschung eines Signals führen. Technisch gesehen, ist die absolute Untergrenze also: Nutzsignal > Störsignal

Um genau zu verstehen, wie sich der SINR bestimmt, werden wir später noch den Begriff des Signal Rauschabstandes näher beleuchten. Zunächst widmen wir uns aber der Einordnung – also Frage, welche Werte „gut“ und welche „schlecht“ sind. Schließlich ist die zielsichere Auswertung des SINR das Wichtigste für die Praxis.


Welche Werte sind gut, welche schlecht?

Der Wertebereich des SINR liegt zwischen -12 dB und +40 dB. Gute Verbindungen weisen Beträge von ca. +10 dB aufwärts aus. Ein SINR zwischen 0 und 9 ist noch recht akzeptabel und brauchbar. Bei Messwerten unter 0 dB hingegen, überwiegen Rauschen und/oder Interferenzen. Mit der Verwendung einer (besseren) Antenne lässt sich die SINR-Höhe meist steigern. Im Endeffekt führt dies dann im Schnitt auch zu besseren Speedwerten und stabileren Verbindungen.

SINR

Schulnote

Kommentar

+40 dB bis +20 dB

1 (sehr gut)

exzellente Bedingunen - fast keine Störeinflüsse

+19 dB bis +10 dB

2 (gut)

gutes, stabiles Signal - kaum Störungen vorhanden

+5 dB bis +9 dB

3 (befriedigend)

brauchbare Verbindung mit leichten Abstrichen

+0 dB bis +4 dB

4 (ausreichend)

gerade noch ausreichend - nicht unerhebliche Störeinflüsse - Verbindungsprobleme möglich

-5 dB bis -1 dB 5 (mangelhaft) Störsignale überwiegen - Verbindung wahrscheinlich kaum möglich oder extrem instabil
-12 dB bis -5 dB 6 (ungenügend) Störer dominieren Nutzsignal extrem, Datenverbindung praktisch unmöglich


Fazit: Je näher der SIRN an +40 dB liegt, desto besser ist die Signalqualität. Ab Werten unter 10 dB sollte über den Einsatz einer externen Antenne nachgedacht werden.

Was ist der Signal Rauschabstand (SNR)?

Der SINR ist nicht zu verwechseln mit dem sogenannten Signal-Rauschabstand. Gebräuchlich ist zudem auch der Ausdruck des „Signal-Rauschverhältnisses“ oder „Störabstand“. Er ähnelt dem SINR aber sehr, wie wir zeigen werden. Unter dem SNR (engl. Signal to noise ratio) versteht man ebenfalls die Qualität eines Nutzsignals. Allerdings nur im Verhältnis zum Rauschen – ohne die Einbeziehung des Faktors der Interferenz. Man könnte auch sagen: „Wie stark ist das Datensignal im Verhältnis zum Hintergrundrauschen?“. Je niedriger der SNR, desto weniger verwertbare Informationen kommen letztlich am Endgerät an. Der Signal-Rauschabstand muss also so groß wie möglich sein. Je niedriger, desto höher fällt prinzipiell auch die Bitfehlerrate aus. Die Folge sind stark sinkende Datenübertragungsraten und irgendwann auch abreißende Verbindungen.

Berechnung des SNR: Der SNR berechnet sich recht einfach aus dem Verhältnis der Nutzsignalleistung (PS) zur Rauschleistung (PR). Man verwendet jedoch einen logarithmierten Maßstab in dB.



Und wie berechnet sich im Gegenzug der SINR?

Im Unterschied zum SNR, berechnet sich der SINR zusätzlich noch aus der Interferenzleistung im Quotienten. Also:

SINR Kalkulation


Betrachtet man isoliert nur den Quotienten aus Ps und Interferenzleistung, erhält man die Signal to Interferenz Ratio, die ebenfalls recht nützlich sein kann:
SIR Kalkulation
und


Bei LTE gilt für den Signal to Interferenz Ratio (SIN) eine Untergrenze von -6,5 dB. Darunter lässt sich technisch keine Unterscheidung mehr zwischen Nutz- und Störsignal treffen. Der Bruch verdeutlicht zudem schön noch einmal den Zusammenhang: Je größer einer oder beide Störfaktoren Interferenz bzw. Rauschen werden, desto geringer fällt der Pegel des Nutzsignals aus. Es handelt sich also um einen reinen empfangsspezifischen Wert. Die Auslastung einer Funkzelle beeinflusst den SINR überhaupt nicht, wohl aber den RSRQ. Der SINR wird ebenfalls in dB angegeben. Die folgende Grafik veranschaulicht den Zusammenhang zwischen RSRP und SNR und warum der Wertebereich des SINR bei maximal +40 dB liegt. Er liegt in der Praxis wegen der Interferenz-Einflüsse immer unter dem SNR.



Relevanz für die Datenübertragungsrate

Wie wir schon mehrfach andeuteten, hängt die maximal erreichbare Datenübertragungsrate (Speed) im Wesentlichen auch vom Signal-Rauschabstand ab. Die Bandbreite B eines Kanals steht in direktem Zusammenhang mit der Datenrate und dem SNR.


Wobei der SNR hier linear und nicht logarithmiert einfließt. B steht für die Frequenzbandbreite eines Kommunikationskanals in Hz und "ld" bezeichnet den Logarithmus zur Basis 2. Dieser Zusammenhang ist auch als Claude Shannon Theorem bekannt.

Bestimmung in der Praxis

Natürlich müssen Sie selbst keine Berechnungen anstellen. Wie schon angedeutet, liefern viele Endgeräte, also Router oder Sticks, entsprechende Informationen. Der SINR wird herstellerseitig im Gerät demnach selbst bestimmt. Bei AVM findet man den Wert unter den Menüpunkt "Internet -> LTE Informationen -> LTE"
SINR im Menü der Fritzbox finden

Bei Huawei-Hardware sieht die Sache etwas schwieriger aus, da die Firmware selbst keine Messwerte für beispielsweise RSRQ oder SINR liefert. Bei Modellen mit Hilink (browserbasierte Konfigurationssoftware für mobile Endgeräte) können Sie aber mit unserem Tool „LTEWatch [H]“ alle Daten bequem auslesen und sogar grafisch beobachten. Dasselbe Programm gibt’s hier auch nochmal für AVM-Router.


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