Was sind die Einheiten von RSSI, Rauschen und SNR gemäß IEEE 802.11?

Ich bin ein CS-Absolvent, aber zu meiner Schande habe ich nur sehr begrenzte Kenntnisse der Elektrotechnik und insbesondere der Antennentheorie.

Soweit ich weiß, bestimmt RSSI die Qualität, wie der Vermesser das zu messende Objekt "hört". Lärm bestimmt die Umgebungsbedingungen, die sich auf den Vermesser auswirken. Und SNR ist einfach, wie viel RSSI besser ist als Rauschen. Diese Theorie (vorausgesetzt, ich habe die Grundlagen richtig verstanden) wirft nur eine einzige Frage auf:

• Wie ist es überhaupt möglich, dass ein einzelner fester Messgerät sowohl RSSI als auch Rauschen bestimmt?

Nun etwas Übung. Angenommen, Messgerät ist mein Macbook Air mit integriertem Wireless Diagnostic Tool. Und das zu messende Objekt ist mein WLAN-Router. Die beobachteten Werte sind –60 dBm für RSSI und –92 dBm für Rauschen. Daher beträgt das SNR 32 dB. Was ich völlig nicht verstehen kann ist:

• Warum sind beide Werte negativ und werden in dBm gemessen ?

Soweit ich weiß, bedeutet –60 dBm 10 ^–9 W, während –92 dBm 10 ^–12 W bedeutet. Aber wer strahlt diese Leistung aus? Vielleicht repräsentiert diese Theorie Rauschen als eine andere "Antenne"? Aber warum ist sein Wert dann so gering? Oder ich vermisse hier einige sehr wichtige Punkte? Ich bin dankbar für eine intuitive Erklärung dieses Materials.

"Wie ist es überhaupt möglich, dass ein einzelner fester Messgerät sowohl RSSI als auch Rauschen bestimmt?" - sehr gute Frage. Das Rauschen, über das sie sprechen, ist Empfängerrauschen und kein Störsignal. Bei sehr geringen Leistungen ist das Rauschen hauptsächlich das thermische Rauschen des Empfängers: Wenn Sie also die Antenne trennen und durch eine 50-Ohm-Last ersetzen (die meisten HF-Systeme haben 50 Ohm), messen Sie einen bestimmten Rauschpegel. Selbst wenn Sie alle idealen Komponenten hätten, wäre Ihre Rauschleistung P = k * T * B * G, wobei k die Boltzmann-Konstante ist, T die Temperatur in K ist, B die Bandbreite in Hz ist und G ist der Gewinn Ihres Systems. In der Realität fügt jede Komponente Rauschen hinzu, wie in der Rauschzahl angegeben (im Datenblatt jeder HF-Komponente aufgeführt). Wenn Sie sich die Rauschleistungsgleichung noch einmal ansehen, werden Sie feststellen, dass durch Reduzieren der Bandbreite Sie reduzieren auch das Rauschen. Für hohe Datenraten ist jedoch eine hohe Bandbreite erforderlich, was erklärt, warum Sie für hohe Datenraten ein gutes SNR benötigen.

"Warum beide Werte negativ sind und in dBm gemessen werden" - 0 dBm bedeutet, dass die Leistung 1 mW beträgt. -20 dBm bedeutet, dass die Leistung 0,01 mW beträgt. Das Minus gibt die Anzahl der dB unter 0 dBm an. Ohne das Minus wäre es über 0 dBm gewesen

"Aber wer strahlt diese Kraft aus?" - Im Falle von Rauschen ist es intern, im Falle eines Signals der Sender. Grundsätzlich spielt es jedoch keine Rolle.

"Aber warum ist sein Wert dann so gering?" - Es kommt von der sogenannten Friis-Übertragungsformel. Stellen Sie sich mit mehreren Vereinfachungen vor, dass meine Sendeantenne die Leistung isotrop in alle Richtungen ausstrahlt. Ihre Leistung ist also gleichmäßig auf der Oberfläche einer Kugel mit dem Radius r (und der Oberfläche 4 * pi * r ^ 2) verteilt, wobei r der Abstand von der Sendeantenne ist. Stellen Sie sich vor, Ihre Empfangsantenne ist ungefähr 1 m ^ 2 groß und kann die gesamte Strahlung erfassen, die auf ihre Oberfläche trifft. Jetzt kann es nur 1 / (4 * pi * r ^ 2) der gesamten Strahlung erfassen, was die Empfangsleistung sehr klein und die HF-Technik zu einem komplexen Feld macht :). Dies ist eine sehr handgewellte Erklärung, aber ich hoffe, es macht Sinn

Sie sind negativ, weil sie wirklich klein sind. Die dB-Skala ist eine logarithmische Skala, wobei 0 dBm auf 1 mW bezogen sind. Negative Werte sind kleiner und positive Werte sind größer. Wie Sie sagten, -60 dBm ist 1 Nanowatt und -90 dBm ist 1 Picowatt. Ich bin mir eigentlich nicht sicher, woher die Geräuschmessung kommt. Der Funkempfänger erzeugt intern ein Rauschen, das verhindert, dass er ein beliebig kleines Signal empfängt, allein aufgrund der Art und Weise, wie der Empfänger aufgebaut ist. Es enthält viele Elektronen, die herumspringen und Rauschen erzeugen, und es sitzt nicht auf dem absoluten Nullpunkt, so dass die Dinge herumwackeln und thermisches Rauschen erzeugen. Überlegen Sie, wie klein 1 Picowatt ist. Es ist 100 Billionen Mal kleiner als Ihre Standard-100-Watt-Glühbirne.

Es ist möglich, dass die Rauschzahl auf irgendeine Weise den Signalpegel auf benachbarten Kanälen darstellt. Haben Sie bemerkt, dass der Geräuschwert überhaupt variiert, oder beträgt er immer -92 dBm? Wenn es auf -92 dBm festgelegt ist, wird dies als Grundrauschen des Empfängers betrachtet, und es kann keine Signale empfangen, die keinen ausreichenden Spielraum über dem Grundrauschen haben. In diesem Fall wird der Geräuschpegel nicht gemessen, sondern ist lediglich eine Eigenschaft des Empfängers.

Wenn der Rauschwert variiert, handelt es sich wahrscheinlich um eine Messung des Rauschens auf dem Kanal, wenn keines der WLAN-Funkgeräte sendet. In einem WLAN-System senden alle Knoten in einem Netzwerk auf derselben Frequenz in einem gemeinsam genutzten Kanal. Wenn keine Knoten senden, kann der Empfänger den Signalpegel auf dem Kanal messen, um das Hintergrundumgebungsgeräusch zu messen. Rauschen im Band kann durch andere WLAN-Netzwerke, Bluetooth-Geräte, Zickzack, Mikrowellenherde mit 2,4 GHz usw. verursacht werden.

Die Arbeit, die Friis an der Entwicklung einer einfachen Formel für die empfangene Leistung geleistet hat, setzt eine Grundannahme über die Entfernung voraus - alle Wetten sind ungültig, wenn Sender und Empfänger aus der Nähe sind. Dies nennt man das Nahfeld und die Standardgleichung von:

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

..... funktioniert nicht aus der Nähe, weil Sie eine echte elektromagnetische Welle nicht wirklich messen (oder empfangen) - Sie haben das E-Feld und das H-Feld in allen möglichen ungeraden Phasenwinkeln zueinander und zu Ihnen Ich werde tatsächlich die Sendeantenne laden. Im Fernfeld (mehrere Wellenlängen entfernt) erhalten Sie ungefähr Folgendes: -

Sobald Sie sich im Fernfeld befinden, verdoppelt sich die EM-Wellenleistung mit einer Verdoppelung der Entfernung. Wenn Sie also Ihre Zahlen in die Gleichung einfügen (wobei F in MHz und D in Kilometern ist), erhalten wir dies auf 300 m: -

Linkloss = 32,45 + 20log (2450 für WLAN) + 20log (0,3) = 32,45dB + 67,8dB -10,5dB = 89,75dB.

Dies ist ein Freiraum-Verbindungsverlust, und als grobe Richtlinie neigen die Leute dazu, dieser Zahl 30 dB hinzuzufügen, um die Überblendungsspanne zu berücksichtigen, was zu einem Verbindungsverlust von 119,8 dB führt. Ihre Antennen stehlen ein wenig zurück, um sie auf etwa 116 dB zu senken, und Ihre Sendeleistung von + 30 dBm bedeutet, dass Sie bei 300 m möglicherweise Folgendes erwarten: -

86 dBm.

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

Wenn die Datenrate 10 Mbit / s beträgt, beträgt Ihre minimale Empfängerleistung -154 dBm + 70 dBm = 84 dBm, was ziemlich nahe liegt, würde ich sagen. Möglicherweise möchten Sie die Berechnungen in (z. B.) 2,45 m (10 Wellenlängen entfernt) replizieren, um festzustellen, ob die Zahlen zu stimmen beginnen.

Siehe auch meine Antworten zu diesen: -

Wie kann man die Reichweite eines Transceivers kennen (oder schätzen)?

Berechnen Sie die Entfernung von RSSI

Drahtlose Kommunikation mit großer Baudrate und großer Reichweite (~ 15 km) in einer Bergumgebung (kein LOS)