La sensibilità del ricevitore è la minima potenza del segnale in ingresso che consente al ricevitore di rispettare una prestazione richiesta: rapporto segnale-rumore minimo, probabilità di errore, throughput, qualità audio, demodulazione corretta o margine di servizio.
È una grandezza di soglia, non una proprietà isolata dell’hardware. Dipende da rumore elettronico, banda, cifra di rumore, modulazione, codifica, velocità di trasmissione, temperatura, impedenze, interferenze e criterio di qualità scelto.
Formula operativa
Per un ricevitore a temperatura ambiente, una stima molto usata parte dalla densità di rumore termico:
In una banda B espressa in hertz, con cifra di rumore NF_{\mathrm{dB}}, il rumore equivalente è:
Se il demodulatore richiede un rapporto segnale-rumore minimo \operatorname{SNR}_{min,\mathrm{dB}}, la sensibilità si stima come:
Sostituendo:
Questa formula mostra il compromesso principale: allargare la banda può aumentare la velocità utile, ma aumenta anche il rumore raccolto e quindi peggiora la sensibilità richiesta.
Interpretazione nel link budget
Nel bilancio di collegamento, la sensibilità è la soglia rispetto alla quale si confronta la potenza ricevuta:
Il margine di collegamento è positivo se il segnale arriva sopra soglia. Un margine nullo significa che il collegamento funziona solo nelle condizioni nominali; un margine negativo indica che il ricevitore non ha potenza sufficiente per rispettare la prestazione richiesta.
Da che cosa dipende
| Fattore | Effetto sulla sensibilità |
|---|---|
| Banda B | più banda raccoglie più rumore, quindi peggiora la soglia |
| Cifra di rumore NF | un front-end più rumoroso richiede più potenza ricevuta |
| Modulazione | costellazioni più dense richiedono SNR più elevato |
| Codifica | codici migliori possono ridurre l’SNR richiesto a parità di BER |
| Temperatura | temperatura maggiore aumenta il rumore termico |
| Interferenze | possono imporre soglie più alte rispetto al solo rumore termico |
Per questo la sensibilità dichiarata in una scheda tecnica deve indicare sempre le condizioni: bit-rate, banda, modulazione, BER o PER, temperatura e configurazione del ricevitore.
Esempio
Un ricevitore ha B=1\ \mathrm{MHz}, NF=6\ \mathrm{dB} e richiede \operatorname{SNR}_{min}=10\ \mathrm{dB}. Il rumore equivalente è:
La sensibilità vale:
Un segnale ricevuto a -90\ \mathrm{dBm} avrebbe quindi 8\ \mathrm{dB} di margine rispetto a questa soglia.
Errori comuni
Un errore frequente è trattare la sensibilità come un numero assoluto del ricevitore, indipendente da banda e modulazione. In realtà lo stesso hardware può avere sensibilità diverse a seconda del bit-rate, del filtro, della codifica e del requisito di errore.
Un secondo errore è confrontare la potenza ricevuta solo con il rumore termico ideale. Serve includere la cifra di rumore e lo SNR minimo richiesto: un segnale sopra il rumore non è automaticamente demodulabile.
Un terzo errore è usare la sensibilità senza margine. Collegamenti reali subiscono fading, disallineamenti, pioggia, ostacoli, interferenze e tolleranze; per questo la potenza prevista deve superare la sensibilità di una riserva adeguata.
Vedi anche: Cifra di rumore, Rapporto segnale-rumore, Bilancio di collegamento, Margine di collegamento.