Đơn vị của RSSI, tiếng ồn và SNR theo định nghĩa của IEEE 802.11 là gì?

Tôi tốt nghiệp CS, nhưng xấu hổ là tôi có kiến ​​thức rất hạn chế về kỹ thuật điện và đặc biệt là lý thuyết ăng ten.

Theo như tôi hiểu, RSSI xác định chất lượng của cách người đo "nghe" đối tượng được đo. Tiếng ồn xác định các điều kiện môi trường ảnh hưởng đến máy đo. Và SNR chỉ đơn giản là có bao nhiêu RSSI tốt hơn Tiếng ồn. Lý thuyết này (giả sử tôi hiểu đúng những điều cơ bản) chỉ đưa ra một câu hỏi duy nhất:

• Làm thế nào thậm chí có thể cho một máy đo cố định duy nhất để xác định cả RSSI và tiếng ồn?

Bây giờ một số thực hành. Giả sử máy đo là công cụ Chẩn đoán không dây tích hợp trong Macbook Air của tôi. Và đối tượng được đo là Bộ định tuyến WiFi của tôi. Giá trị quan sát là −60 dBm đối với RSSI và dB92 dBm đối với nhiễu. Do đó SNR là 32 dB. Điều tôi hoàn toàn không thể hiểu là:

• Tại sao cả hai giá trị đều âm và được đo bằng dBm ?

Theo tôi hiểu, −60 dBm có nghĩa là 10 ⁹ W trong khi −92 dBm có nghĩa là 10 ¹² W. Nhưng ai là người tỏa ra sức mạnh đó? Có lẽ lý thuyết đó đại diện cho Tiếng ồn như một "ăng ten" khác? Nhưng tại sao giá trị của nó lại nhỏ như vậy? Hoặc tôi bỏ lỡ một số điểm rất quan trọng ở đây? Tôi sẽ biết ơn vì một lời giải thích trực quan về công cụ này.

"Làm thế nào thậm chí có thể cho một máy đo cố định duy nhất để xác định cả RSSI và tiếng ồn?" - câu hỏi rất hay. Tiếng ồn họ đang nói đến là tiếng ồn máy thu và tín hiệu không gây nhiễu. Ở công suất rất thấp, nhiễu chủ yếu là nhiễu nhiệt của máy thu: nghĩa là, nếu bạn ngắt kết nối ăng-ten và thay thế bằng tải 50 Ohm (hầu hết các hệ thống RF là 50 Ohm), bạn sẽ đo được một mức nhiễu nhất định. Vì vậy, ngay cả khi bạn có tất cả các thành phần lý tưởng, công suất nhiễu của bạn sẽ là P = k * T * B * G, trong đó k là hằng số của Boltzmann, T là nhiệt độ tính bằng K, B là băng thông tính bằng Hz và G là lợi ích của hệ thống của bạn. Trong thực tế, mọi thành phần đều thêm nhiễu như được chỉ định bởi số nhiễu của nó (được liệt kê trong biểu dữ liệu của mọi thành phần RF). Nếu bạn nhìn lại phương trình công suất nhiễu, bạn sẽ thấy điều đó bằng cách giảm băng thông, bạn cũng giảm tiếng ồn. Tuy nhiên, băng thông cao là cần thiết cho tốc độ dữ liệu cao, điều này giải thích tại sao bạn cần SNR tốt cho tốc độ dữ liệu cao.

"Tại sao cả hai giá trị đều âm và được đo bằng dBm" - 0 dBm có nghĩa là công suất là 1 mW. -20 dbm có nghĩa là công suất là 0,01 mW. Điểm trừ cho biết số dB dưới 0 dBm. Nếu không có điểm trừ, nó sẽ ở trên 0 dBm

"Nhưng ai tỏa ra sức mạnh đó?" - trong trường hợp nhiễu, nó là bên trong, trong trường hợp tín hiệu, máy phát. Tuy nhiên, về cơ bản nó không thành vấn đề.

"Nhưng tại sao giá trị của nó lại nhỏ như vậy?" - nó xuất phát từ cái được gọi là công thức truyền Friis. Vì vậy, với một số đơn giản hóa, hãy tưởng tượng rằng ăng-ten truyền phát của tôi tỏa năng lượng đẳng hướng theo mọi hướng. Vì vậy, công suất của bạn được phân bố đồng đều trên bề mặt của một hình cầu có bán kính r (và diện tích bề mặt 4 * pi * r ^ 2), trong đó r là khoảng cách từ anten phát. Trong Hãy tưởng tượng, ăng-ten thu của bạn có kích thước khoảng 1 m ^ 2 và nó có thể thu được tất cả các bức xạ chiếu vào bề mặt của nó. Bây giờ, nó chỉ có thể thu được 1 / (4 * pi * r ^ 2) tất cả các bức xạ, làm cho công suất thu rất nhỏ và kỹ thuật RF trở thành một trường phức tạp :). Đây là một lời giải thích rất gợn sóng nhưng tôi hy vọng nó có ý nghĩa

Họ tiêu cực vì chúng thực sự nhỏ. Thang đo dB là thang đo logarit, với 0 dBm được tham chiếu đến 1 mW. Giá trị âm là nhỏ hơn và giá trị dương lớn hơn. Giống như bạn đã nói -60 dBm là 1 nanowatt và -90 dBm là 1 picowatt. Tôi thực sự không chắc chắn nơi đo tiếng ồn đến từ tay. Bộ thu sóng vô tuyến tạo ra một số nhiễu bên trong ngăn không cho nó nhận tín hiệu nhỏ tùy ý chỉ do bản chất của cách thức bộ thu được tạo. Nó chứa rất nhiều electron nảy xung quanh và tạo ra tiếng ồn, và nó không ngồi ở độ không tuyệt đối nên mọi thứ đang ngọ nguậy và tạo ra tiếng ồn nhiệt. Hãy suy nghĩ về 1 picowatt nhỏ như thế nào. Nó nhỏ hơn 100 nghìn tỷ lần so với bóng đèn 100 watt tiêu chuẩn của bạn.

Có thể con số nhiễu đại diện cho mức tín hiệu trên các kênh lân cận theo một cách nào đó. Bạn có nhận thấy giá trị nhiễu khác nhau không, hay nó luôn ở mức -92 dBm? Nếu nó được cố định ở mức -92 dBm, thì đó sẽ được coi là mức nhiễu của máy thu và nó không có khả năng nhận tín hiệu không có biên độ đủ trên mức nhiễu. Trong trường hợp này, độ ồn không được đo, nó chỉ đơn giản là một đặc tính của máy thu.

Nếu giá trị nhiễu thay đổi, thì đó có thể là phép đo tiếng ồn trên kênh khi không có sóng wifi nào được truyền. Trong hệ thống wifi, tất cả các nút trong mạng truyền trên cùng tần số trong kênh chia sẻ. Khi không có nút nào được truyền, máy thu có thể đo mức tín hiệu trên kênh để đo tiếng ồn môi trường nền. Tiếng ồn trong băng tần có thể do các mạng wifi, thiết bị bluetooth, zigbee, lò vi sóng hoạt động ở tốc độ 2,4 GHz, v.v.

Công việc mà Friis đã thực hiện để phát triển một công thức đơn giản cho sức mạnh nhận được đưa ra một giả định cơ bản về khoảng cách - tất cả các cược đều tắt nếu máy phát và máy thu gần nhau. Đây được gọi là trường gần và phương trình chuẩn của: -

$32.45 + 20 log_{10}(F) + 20 log_{10}(D)$

..... không hoạt động gần vì bạn không thực sự đo (hoặc nhận) sóng điện từ thực - bạn sẽ có trường E và trường H ở tất cả các góc pha lẻ với nhau và bạn Thực sự sẽ tải ăng-ten truyền. Trong trường xa, (cách một vài bước sóng) bạn sẽ nhận được một cái gì đó như thế này: -

Khi bạn ở trong trường xa, năng lượng sóng EM tăng gấp đôi khoảng cách. Vì vậy, cắm các số của bạn vào phương trình (trong đó F tính bằng MHz và D tính bằng km) chúng ta có được điều này ở 300m: -

linkloss = 32,45 + 20log (2450 cho wifi) + 20log (0,3) = 32,45dB + 67,8dB -10,5dB = 89,75dB.

Đây là một mất liên kết không gian tự do và như một người hướng dẫn thô có xu hướng thêm 30dB vào con số này để tính toán cho độ mờ dần cho bạn một mất liên kết là 119,8dB. Ăng-ten của bạn ăn cắp một chút trở lại để đưa nó xuống khoảng 116dB và công suất truyền + 30dBm của bạn có nghĩa là ở 300m bạn có thể mong đợi nhận được: -

86dBm.

$-154dBm + 10log_{10} (data rate) dBm$

Nếu tốc độ dữ liệu là 10Mb / giây, thì công suất thu tối thiểu của bạn là -154dBm + 70dBm = 84dBm, khá gần như tôi muốn nói. Bạn có thể muốn sao chép các phép tính tại (giả sử) 2,45m (cách 10 bước sóng) để xem các con số có bắt đầu kiểm đếm không.

Xem thêm câu trả lời của tôi về những điều này: -

Làm thế nào để biết (hoặc ước tính) phạm vi của một bộ thu phát?

Tính khoảng cách từ RSSI

Giao tiếp không dây tốc độ thấp (~ 15 km) trong môi trường núi (không có LOS)