Relación señalruido

Qué es una buena relación señal/ruido

La sección principal de este artículo puede ser demasiado corta para resumir adecuadamente los puntos clave. Por favor, considere la posibilidad de ampliar el encabezamiento para proporcionar una visión general accesible de todos los aspectos importantes del artículo. (Marzo 2021)
La relación señal/ruido (SNR o S/N) es una medida utilizada en ciencia e ingeniería que compara el nivel de una señal deseada con el nivel de ruido de fondo. La SNR se define como la relación entre la potencia de la señal y la potencia del ruido, a menudo expresada en decibelios. Una relación superior a 1:1 (mayor que 0 dB) indica más señal que ruido.
Dado que muchas señales tienen un rango dinámico muy amplio, las señales suelen expresarse utilizando la escala logarítmica de decibelios. Basándose en la definición de decibelio, la señal y el ruido pueden expresarse en decibelios (dB) como
Sustituyendo las definiciones de SNR, señal y ruido en decibelios en la ecuación anterior se obtiene una importante fórmula para calcular la relación señal/ruido en decibelios, cuando la señal y el ruido también están en decibelios:
Sin embargo, cuando la señal y el ruido se miden en voltios (V) o amperios (A), que son medidas de amplitud,[nota 1] deben elevarse primero al cuadrado para obtener una cantidad proporcional a la potencia, como se muestra a continuación:

Psicología de la relación señal/ruido

Para obtener el mejor rendimiento en un entorno inalámbrico, es fundamental que los dispositivos inalámbricos sean capaces de distinguir las señales recibidas como información legítima que deben escuchar e ignorar cualquier señal de fondo en el espectro.  Existe un concepto conocido como relación señal/ruido o SNR, que garantiza la mejor funcionalidad inalámbrica.  La SNR es la diferencia entre la señal inalámbrica recibida y el ruido de fondo.  El ruido de fondo son simplemente transmisiones de fondo erróneas que se emiten desde otros dispositivos que están demasiado lejos para que la señal sea inteligible, o por dispositivos que están creando inadvertidamente interferencias en la misma frecuencia.
Por ejemplo, si la radio de un dispositivo cliente recibe una señal a -75 dBm, y el ruido de fondo es de -90 dBm, la SNR efectiva es de 15 dB.  Esto se reflejaría como una intensidad de señal de 15 dB para esta conexión inalámbrica.
Cuanto más lejos esté la señal recibida del ruido de fondo, mejor será la calidad de la señal.  Las señales cercanas al piso de ruido pueden estar sujetas a la corrupción de datos, lo que resultará en retransmisiones entre el transmisor y el receptor. Esto degradará el rendimiento inalámbrico y la latencia, ya que las señales retransmitidas ocuparán tiempo de emisión en el entorno inalámbrico.

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Fórmula de la relación señal/ruido

Para obtener el mejor rendimiento en un entorno inalámbrico, es fundamental que los dispositivos inalámbricos sean capaces de distinguir las señales recibidas como información legítima que deben escuchar e ignorar cualquier señal de fondo en el espectro.  Existe un concepto conocido como relación señal/ruido o SNR, que garantiza la mejor funcionalidad inalámbrica.  La SNR es la diferencia entre la señal inalámbrica recibida y el ruido de fondo.  El ruido de fondo son simplemente transmisiones de fondo erróneas que se emiten desde otros dispositivos que están demasiado lejos para que la señal sea inteligible, o por dispositivos que están creando inadvertidamente interferencias en la misma frecuencia.
Por ejemplo, si la radio de un dispositivo cliente recibe una señal a -75 dBm, y el ruido de fondo es de -90 dBm, la SNR efectiva es de 15 dB.  Esto se reflejaría como una intensidad de señal de 15 dB para esta conexión inalámbrica.
Cuanto más lejos esté la señal recibida del ruido de fondo, mejor será la calidad de la señal.  Las señales cercanas al piso de ruido pueden estar sujetas a la corrupción de datos, lo que resultará en retransmisiones entre el transmisor y el receptor. Esto degradará el rendimiento inalámbrico y la latencia, ya que las señales retransmitidas ocuparán tiempo de emisión en el entorno inalámbrico.

Fechas de la relación señal/ruido

Además de las limitaciones de los electrodos, es importante tener en cuenta que los sistemas de registro tienen que asegurar una etapa de amplificación lo más cercana posible al lugar de registro mediante un alto rechazo de modo común (la capacidad de rechazar el ruido común en el electrodo activo y de referencia) para reducir el ruido externo y asegurar registros estables. Esto puede lograrse mediante una gran impedancia de entrada en el amplificador (normalmente del orden de TΩ a 1 kHz) (Nelson et al., 2008). La banda de frecuencias registrada también está limitada por los filtros de los amplificadores, que tienen que garantizar el mismo valor de amplificación para todas las frecuencias de interés (Kappenman y Luck, 2010).
Los enfoques actuales para evaluar la SNR en las grabaciones cerebrales se basan principalmente en la amplitud de la señal. Por ejemplo, algunas metodologías reportadas se basan en el registro de la actividad epiléptica evocada (Kuzum et al., 2014) o espontánea (Khodagholy et al., 2013) y la SNR se calcula tomando el pico más alto durante un período de actividad epiléptica y dividiéndolo por la desviación estándar (SD) de la señal de fondo durante un período de baja actividad biológica. Recientemente, se ha realizado un procedimiento similar calculando la SNR de las oscilaciones lentas -un patrón de actividad que alterna entre periodos de disparo neuronal, o estados Up, y periodos de casi silencio neuronal, o estados Down (Steriade et al., 1993)- como la relación entre la amplitud del estado Up y la SD del estado Down (Blaschke et al., 2017). Dado que estos enfoques de SNR se basan en la amplitud de la señal, los valores de SNR calculados solo evalúan el comportamiento de los dispositivos en la frecuencia de los eventos registrados. No obstante, obtener información sobre la SNR en diferentes rangos de frecuencia de las señales cerebrales es un paso relevante en la caracterización de los dispositivos de registro. Para superar las limitaciones de los enfoques actuales de la SNR, se necesitan nuevas metodologías para cuantificar la SNR en las grabaciones cerebrales.