IEEE 802.11 tarafından tanımlanan RSSI, gürültü ve SNR birimleri nelerdir?

Ben CS mezunuyum, ama utanç için elektrik mühendisliği ve özellikle anten teorisi hakkında çok sınırlı bilgiye sahibim.

Anladığım kadarıyla, RSSI, ölçücünün ölçülen nesneyi nasıl "duyduğunun" kalitesini belirler. Gürültü, ölçüm cihazını etkileyen ortam koşullarını belirler. Ve SNR, RSSI'nin Gürültüden daha iyi olduğu anlamına gelir. Bu teori (temelleri doğru bulduğumu varsayarsak) sadece tek bir soru ortaya çıkarır:

• Tek bir sabit ölçüm cihazının hem RSSI hem de Gürültü belirlemesi nasıl mümkün olabilir?

Şimdi biraz pratik yapalım. Ölçücünün Macbook Air çalışan yerleşik Kablosuz Tanılama aracı olduğunu varsayalım. Ölçülen nesne benim WiFi Router'ım. Gözlemlenen değerler RSSI için −60 dBm ve Gürültü için −92 dBm'dir. Bu nedenle SNR 32 dB'dir. Tamamen anlayamadığım şey:

• Neden her iki değer de negatiftir ve dBm cinsinden ölçülür ?

Anladığım kadarıyla, −60 dBm 10 ⁻⁹ W, −92 dBm 10 ⁻¹² W demektir. Ama bu gücü kim yayar? Belki bu teori Gürültüyü başka bir "anten" olarak temsil eder? Ama değeri neden bu kadar küçük? Yoksa burada bazı önemli noktaları mı özlüyorum? Bu şeylerin sezgisel bir açıklaması için minnettar olacağım.

"Tek bir sabit ölçüm cihazının hem RSSI hem de Gürültü belirlemesi nasıl mümkün olabilir?" - çok güzel bir soru. Bahsedildikleri gürültü alıcı gürültüsüdür ve parazit yapmaz. Çok düşük güçlerde, gürültü çoğunlukla alıcının termal gürültüsüdür: yani, antenin bağlantısını kesip 50 Ohm yük ile değiştirirseniz (çoğu RF sistemi 50 Ohm'dur) belirli bir gürültü seviyesini ölçersiniz. Bu nedenle, tüm ideal bileşenlere sahip olsanız bile, gürültü gücünüz P = k * T * B * G olacaktır, burada k Boltzmann sabiti, T K cinsinden sıcaklık, B Hz'deki bant genişliği ve G ise sisteminizin kazancı. Gerçekte, her bileşen kendi gürültü değeriyle belirtildiği gibi parazit ekler (her bir RF bileşeninin veri sayfasında listelenmiştir). Gürültü gücü denklemine tekrar bakarsanız, bant genişliğini azaltarak, gürültüyü de azaltırsınız. Ancak, yüksek veri hızları için yüksek bant genişliği gereklidir, bu da yüksek veri hızları için neden iyi SNR'ye ihtiyacınız olduğunu açıklar.

"Her iki değer neden negatif ve dBm olarak ölçülür" - 0 dBm, gücün 1 mW olduğu anlamına gelir. -20 dbm, gücün .01 mW olduğu anlamına gelir. Eksi, 0 dBm'nin altındaki dB sayısını gösterir . Eksi olmasaydı, 0 dBm'nin üzerinde olurdu

"Ama bu gücü kim yayar?" - gürültü durumunda, sinyal durumunda vericidir. Ancak, temelde önemli değil.

"Ama değeri neden bu kadar küçük?" - Friis iletim formülü denilen şeyden geliyor. Bu nedenle, birkaç basitleştirmeyle, iletim antenimin gücü izotropik olarak her yöne yaydığını hayal edin. Böylece, gücünüz r yarıçaplı bir kürenin (ve yüzey alanı 4 * pi * r ^ 2) yüzeyine eşit olarak dağıtılır; burada r, verici antenden olan mesafedir. Imagine içinde, alıcı anteninizin yaklaşık 1 m ^ 2 olduğunu ve yüzeyine çarpan tüm radyasyonu yakalayabildiğini hayal edin. Şimdi, sadece tüm radyasyonun 1 / (4 * pi * r ^ 2) yakalayabilir, böylece alma gücü çok küçük ve RF mühendisliğini karmaşık bir alan haline getirir :). Bu çok elle dalgalı bir açıklama ama umarım mantıklı

Negatifler çünkü gerçekten küçükler. DB ölçeği, 1 mW değerinde 0 dBm değerine sahip logaritmik bir ölçektir. Negatif değerler daha küçük ve pozitif değerler daha büyüktür. Dediğiniz gibi -60 dBm 1 nanowatt ve -90 dBm 1 pikovat. Aslında gürültü ölçümünün elden nereden geldiğinden emin değilim. Radyo alıcısı dahili olarak, alıcının nasıl kurulduğundan dolayı keyfi olarak küçük bir sinyal almasını engelleyen bir miktar gürültü çıkarır. Etrafta sıçrayan ve gürültü üreten çok sayıda elektron içerir ve mutlak sıfırda oturmaz, bu yüzden şeyler etrafında dolaşır ve termal gürültü üretir. 1 pikovatın ne kadar küçük olduğunu düşünün. Standart 100 watt'lık ampulünüzden 100 trilyon kat daha küçüktür.

Gürültü rakamının bitişik kanallardaki sinyal seviyesini bir şekilde temsil etmesi mümkündür. Gürültü değerinin hiç değiştiğini fark ettiniz mi, yoksa her zaman -92 dBm mi? -92 dBm'ye sabitlenirse, alıcının gürültü zemini olarak kabul edilir ve gürültü zeminin üzerinde yeterli bir marjı olmayan sinyalleri alamaz. Bu durumda gürültü seviyesi ölçülmez, sadece alıcının bir özelliğidir.

Gürültü değeri değişirse, kablosuz radyoların hiçbiri yayın yapmadığında muhtemelen kanaldaki gürültünün bir ölçümüdür. Bir wifi sisteminde, bir ağdaki tüm düğümler paylaşılan bir kanalda aynı frekansta iletir. Hiçbir düğüm iletilmediğinde, alıcı arka plandaki çevresel gürültünün bir ölçüsü için kanaldaki sinyal seviyesini ölçebilir. Banttaki gürültüye diğer wifi ağları, bluetooth cihazları, zigbee, 2,4 GHz'de çalışan mikrodalga fırınlar vb.

Friis'in alınan güç için basit bir formül geliştirmeye yönelik çalışması, mesafe hakkında temel bir varsayım yapar - verici ve alıcı yakınsa tüm bahisler kapalıdır. Buna yakın alan ve standart denklem denir:

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

..... gerçek bir elektromanyetik dalgayı gerçekten ölçmediğiniz (veya almadığınız için) yakından çalışmıyor - E ve H alanlarına her türlü tek faz açısını ve Aslında verici anteni yükleyecek. Uzak alanda, (birkaç dalga boyu uzakta) şöyle bir şey alırsınız:

Uzak alana girdiğinizde, EM dalga gücü bölgeleri mesafe iki katına çıkar. Yani, sayılarınızı denkleme takmak (F'nin MHz olduğu ve D'nin kilometre cinsinden olduğu yerlerde) bunu 300m'de elde ederiz: -

linkloss = 32.45 + 20log (wifi için 2450) + 20log (0.3) = 32.45dB + 67.8dB -10.5dB = 89.75dB.

Bu bir boş alan bağlantı kaybıdır ve kaba bir kılavuz halk, 119,8dB'lik bir bağlantı kaybı veren solma marjını hesaba katmak için bu şekle 30dB ekleme eğilimindedir. Antenleriniz yaklaşık 116dB'ye düşürmek için biraz geri çalar ve + 30dBm iletim gücünüz 300m'de almayı beklediğiniz anlamına gelir: -

86dBm.

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

Veri hızı 10Mbps ise, minimum alıcı gücünüz -154dBm + 70dBm = 84dBm'dir ki bu oldukça yakındır. Sayıların çetelemeye başlayıp başlamadığını görmek için (örneğin) 2,45 m'deki (10 dalga boyu uzakta) hesaplamaları çoğaltmak isteyebilirsiniz.

Ayrıca bu konudaki cevaplarıma bakın: -

Bir alıcı-vericinin menzili nasıl bilinir (veya tahmin edilir)?

RSSI ile arasındaki mesafeyi hesapla

Bir dağ ortamında uzun menzilli (~ 15 km) düşük baud hızı kablosuz iletişim (LOS yok)