Kohina
Kohina tarkoittaa tietoliikenteessä ja akustiikassa hyötysignaaliin kuulumatonta satunnaissignaalia. Kohinaa on havaittavissa kaikessa elektroniikassa.
Signaali-kohinasuhde
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Signaali-kohinasuhde (S/N, SNR, engl. signal to noise ratio) kuvaa vastaanotetun signaalin laatua. Se tarkoittaa vastaanotetun hyötysignaalin tehon suhdetta kohinan tehoon: signaali-kohinasuhde on vastaanotettu signaaliteho (W) jaettuna kohinateholla (W). Signaali-kohinasuhde ilmaistaan usein suhdelukuna tai logaritmisella asteikolla desibeliarvona. Mitä suurempi SNR on, sitä alkuperäiselle uskollisempana signaali on vastaanotettu. Kohinaa on kuitenkin siirtotiellä aina olemassa.
Kohina analogisissa vastaanottimissa
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Analogisissa televisioissa kohinaa näkyy esimerkiksi ohjelmalähetyksen puuttuessa, ja analoginen radiovastaanotin toistaa kohinaa, kun se viritetään kanavien väliselle taajuudelle. Kohinaa ei ole kanavien välissä enempää kuin kanavien kohdallakaan, mutta vastaanottimen automaattinen vahvistuksensäätö nostaa sen kuuluviin kantoaallon puuttuessa. Vastaanotinten toistama kohina johtuu pääasiassa laitteissa itsessään syntyvästä kohinasta, mutta jossain määrin myös luonnon omasta taustakohinasta: lämpimien pintojen emittoimasta sähkömagneettisesta säteilystä, kosmisesta taustasäteilystä ja auringossa tapahtuvista purkauksista.
Kohinaa ei voi eliminoida lähettimen, vastaanottimen ja vahvistimen rakentamiseen käytettävien komponenttien valinnalla: kaikki häviölliset eli resistiiviset komponentit synnyttävät kohinaa normaalissa käyttölämpötilassa. Lämpökohinaa voidaan kuitenkin vähentää merkittävästi jäähdyttämällä komponentit mahdollisimman lähelle absoluuttista nollapistettä (-273,15 °C) ja eliminoimalla kaikki häviöt rakenteessa.
Kohina valokuvauksessa
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Valokuvissa kohina näkyy satunnaisesti ympäristöä vaaleampina ja tummempina pisteinä. Digitaalikameralla otettujen valokuvien kohina johtuu suurelta osin valon satunnaisesta luonteesta. Kameran kennon osuus kohinaan voi näkyä lähinnä kuvan kaikkein heikoimmin valotetuissa osissa. Valon kohina seuraa Poissonin jakaumaa, jonka mukaan valon määrän nelinkertaistuessa signaalin ja kohinan suhde kaksinkertaistuu - eli kansankielellä kohina puolittuu.
Kohinaa voidaan suodattaa pois kuvasta jälkikäteen ohjelmallisesti erilaisilla metodeilla jotka tyypillisesti alentavat kuvan erottelukykyä. Kohinan subjektiivista määrää voidaan tavallisesti vähentää vähentämällä valikoidusti värikylläisyyttä – tällöin erottelukyky ei välttämättä kärsi.
Kohinan hyödyntäminen signaalin suojauksessa
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]UWB- ja WCDMA-signaalinsiirrossa (3G-mobiililaitteet) sekä monissa sotilaslaitteissa koodausmenetelmänä käytetään lähetys-vastaanottoavainperiaatetta, jossa hyötysignaali levitetään (moduloidaan) niin laajalle kaistalle, että sen spektraalinen tehotiheys jää kohinarajan alle. Tällöin hyötysignaali peittyy kohinaan ja sitä on mahdoton kuunnella ilman vastaanottoavainta. Vastaanotossa signaali kerätään takaisin alkuperäiselle kaistalle koodausavaimen avulla, jolloin näin saatu alkuperäinen signaali ylittää kohinatehon ja signaali voidaan tulkita.