Wie weit kann ein WLAN senden? Folge 5/8: Hintergrund-Rauschen

Immer und überall finden wir ein gewisses Mass an Rauschen, welches unsere WLAN-Übertragungen beeinflusst.
Ich kenne leider nur den englischen offiziellen Begriff: “Black Body Noise”, wobei es sich um ein thermisches Rauschen handelt.

Analogie:
Stellt Euch ein Stück Eisen vor, dass in einem Feuer zum Glühen gebracht wird.
Dieses Glühen können wir sehen – aufgrund der Temperatur sendet das Eisen Licht aus.
Licht kann aber auch als elektromagnetische Welche bezeichnet werden.
Kühlt das Metall ab, wird das Glühen dunkler – sprich die Frequenz der elektromagnetischen Welle verändert sich.
Aber auch bei Zimmertemperatur wird das Stück Eisen noch weiter elektromagnetische Wellen erzeugen.
Und nicht nur das Eisen, alles um uns herum tut dies.

Um wieviel Rauschen handelt es sich?Wieviel Energie dabei freigesetzt wird, kann man mit Hilfe der Boltzmann-Konstante berechnen.
Über die Details dieser Berechnungen darf man sich gerne mit einem Physikprofessor unterhalten – uns genügt an dieser Stelle die Erkenntniss, dass die “Black Body Noise” im Bereich unserer Normaltemperatur –174dBm/Hz beträgt.
(PS: Die zugrundeliegenden Formeln zeigen, dass der Unterschied der Temperatur zwischen Winter und Sommer den obigen Wert nur äusserst Gering beeinflusst)

Effektiver Einfluss auf das WLAN
Als Beispiel rechnen wir mit einem 802.11g-Kanal, welcher 20MHz breit ist. Ich muss nun also denn Wert von –174dBm/Hz auf eine Kanalbreite von 20MHz hochrechnen. Glücklicherweise lässt sich das Verhältniss zwischen 20MHz und 1Hz auch mit dem Faktor 73dB darstellen.
Somit beträgt das Hintergrund-Rauschen für ein 20MHz breiten Kanal also –174dBm +73dB = –101dBm.
Um ihn uns besser zu merken und da wir sowieso bei der Berechnung mit der Boltzmann-Konstante gerundet haben,
merken wir uns einen Wert von –100dBm.

Was bedeutet nun dieser Wert von –100dBm in der Realität?
Es heisst:
a) je näher ein Signal dem Pegel von –100dBm kommt, desto schlechter wird das Signal-Rausch-Verhältniss
b) jedes Signal das unter einen Pegel von –100dBm fällt, kann nicht mehr vom Hintergrundrauschen unterschieden werden und ist damit verloren!

Wenn wir uns moderne WLAN-Standards wie 802.11n oder 802.11ac anschauen, stellen wir fest, dass deren Kanalbreite sich laufend weiter verdoppelt. Für jede Verdoppelung verdoppelt sich selbstverständlich auch das Hintergrundrauschen.
Bei 802.11ac mit 160MHz breiten Kanälen wäre bezüglich Black Body Radiation also mit einem Wert von –91dBm zu rechnen.