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

Ich habe einen Informatik-Abschluss, habe aber zu meiner Schande nur sehr begrenzte Kenntnisse in Elektrotechnik und insbesondere in Antennentheorie.

Soweit ich weiß, bestimmt RSSI die Qualität, wie der Vermesser das zu messende Objekt "hört". Lärm bestimmt die Umgebungsbedingungen, die den Vermesser beeinflussen. 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 einziges festes Messgerät sowohl RSSI als auch Rauschen bestimmt?

Jetzt etwas Übung. Nehmen wir an, Measurer ist mein Macbook Air, auf dem das integrierte Wireless-Diagnosetool ausgeführt wird. Und das Messobjekt ist mein WLAN-Router. Beobachtete Werte sind –60 dBm für RSSI und –92 dBm für Rauschen. Daher beträgt das SNR 32 dB. Was ich absolut nicht nachvollziehen 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 stellt diese Theorie Lärm als eine weitere "Antenne" dar? Aber warum ist sein Wert dann so gering? Oder übersehe ich hier einige sehr wichtige Punkte? Ich bin dankbar für eine intuitive Erklärung dieses Zeugs.

Antworten (3)

"Wie ist es überhaupt möglich, dass ein einziges festes Messgerät sowohl RSSI als auch Rauschen bestimmt?" - Sehr gute Frage. Das Rauschen, von dem sie sprechen, ist Empfängerrauschen und kein Störsignal. Bei sehr niedrigen Leistungen ist das Rauschen hauptsächlich das thermische Rauschen des Empfängers: dh wenn Sie die Antenne trennen und durch eine 50-Ohm-Last ersetzen würden (die meisten HF-Systeme haben 50 Ohm), werden Sie einen bestimmten Rauschpegel messen. Selbst wenn Sie alle idealen Komponenten hätten, wäre Ihre Rauschleistung P = k*T*B*G, wobei k die Boltzmann-Konstante, T die Temperatur in K, B die Bandbreite in Hz und G ist der Gewinn Ihres Systems. In Wirklichkeit fügt jede Komponente Rauschen hinzu, wie es durch ihre Rauschzahl angegeben ist (aufgelistet im Datenblatt jeder HF-Komponente). Wenn Sie sich die Rauschleistungsgleichung noch einmal ansehen, werden Sie feststellen, dass durch die Verringerung der Bandbreite Sie reduzieren auch den Lärm. 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 wären es über 0 dBm gewesen

"Aber wer strahlt diese Kraft aus?" - Bei Rauschen ist es intern, bei Signal der Sender. Im Grunde spielt es aber keine Rolle.

"Aber warum ist sein Wert dann so gering?" - es kommt von der sogenannten Friis-Übertragungsformel. Stellen Sie sich also mit einigen Vereinfachungen vor, dass meine Sendeantenne Leistung isotrop in alle Richtungen abstrahlt. Ihre Leistung wird 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 etwa 1 m² groß und kann die gesamte Strahlung einfangen, die auf ihre Oberfläche trifft. Jetzt kann es nur 1 / (4 * pi * r ^ 2) der gesamten Strahlung erfassen, wodurch die Empfangsleistung sehr gering und die HF-Technik zu einem komplexen Feld wird :). Dies ist eine sehr handgewellte Erklärung, aber ich hoffe, sie macht Sinn

Wenn also meine Empfangsantenne eine weitere Kugel wäre, die um Ihre Sendeantenne herum umschrieben wäre, wäre RSSI sehr nahe an der Leistung, die Ihre Antenne ausstrahlt? Trotzdem scheint mir der Wert von 1 Nanowatt sehr klein zu sein … Vielleicht könnten Sie mir ein Blatt mit Beispielen aus der Praxis zeigen?
Nein, Ihre Empfangsantenne wäre nur ein kleiner Fleck auf dieser imaginären Kugel. Denken Sie an die Sonne, die unglaubliche Mengen an Energie in alle Richtungen ausstrahlt. Hier auf der Erde würde jeder Quadratmeter, der der Sonne zugewandt ist, ungefähr 1/(4*pi*r^2) Bruchteil der Sonnenenergie erhalten, wobei r die Entfernung von der Erde zum Mittelpunkt der Sonne ist. en.wikipedia.org/wiki/Friis_transmission_equation
Ich habe deine Idee. Ich frage nach einer anderen imaginären Situation. Stellen Sie sich anhand Ihres Beispiels mit Sonne und Erde die Erde und den inneren Kern der Erde vor. In diesem Fall absorbiert die Erde die gesamte vom Kern abgestrahlte Energie. Hab ich recht?
Ich bin mir nicht sicher ob ich die Frage ganz verstehe...
@Kentzo ja, das ist richtig. Tatsächlich können Sie strenger sein: Es empfängt 100% des abgestrahlten Signals, weil es nirgendwo anders hingehen kann.

Sie sind negativ, weil sie wirklich klein sind. Die dB-Skala ist eine logarithmische Skala, wobei 0 dBm auf 1 mW bezogen ist. Negative Werte sind kleiner und positive Werte sind größer. Wie Sie sagten, sind -60 dBm 1 Nanowatt und -90 dBm 1 Picowatt. Ich bin mir eigentlich nicht sicher, woher die Geräuschmessung aus dem Stegreif kommt. Der Funkempfänger erzeugt intern ein gewisses Rauschen, das ihn daran hindert, ein willkürlich kleines Signal zu empfangen, nur aufgrund der Art, wie der Empfänger gebaut ist. Es enthält viele Elektronen, die herumspringen und Rauschen erzeugen, und es sitzt nicht am absoluten Nullpunkt, sodass die Dinge herumwackeln und thermisches Rauschen erzeugen. Denken Sie darüber nach, wie klein 1 Picowatt ist. Sie ist 100 Billionen Mal kleiner als eine herkömmliche 100-Watt-Glühbirne.

Es ist möglich, dass die Rauschzahl den Signalpegel auf benachbarten Kanälen in irgendeiner Weise darstellt. Haben Sie bemerkt, dass der Rauschwert überhaupt variiert, oder beträgt er immer -92 dBm? Wenn es auf -92 dBm festgelegt ist, wird dies als Grundrauschen des Empfängers betrachtet, und er ist nicht in der Lage, Signale zu empfangen, die keinen ausreichenden Spielraum über dem Grundrauschen haben. In diesem Fall wird der Rauschpegel nicht gemessen, er ist einfach eine Eigenschaft des Empfängers.

Wenn der Rauschwert variiert, handelt es sich wahrscheinlich um eine Messung des Rauschens auf dem Kanal, wenn keines der WLAN-Radios 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 als Maß für das Hintergrundumgebungsrauschen messen. Rauschen im Band kann durch andere WLAN-Netzwerke, Bluetooth-Geräte, ZigBee, Mikrowellenherde mit 2,4 GHz usw. verursacht werden.

Lärm ist unterschiedlich − 92 zu − 80 . Was ist mit RSSI? Warum ist der Wert so klein, oder sind solche Werte in RF üblich und reichen aus, um Daten zu senden und zu empfangen?
Es ist sehr verbreitet. Der Sender sendet wahrscheinlich nur mit 10 dBm Spitzen. Und die Leistung fällt mit dem umgekehrten Quadrat der Entfernung ab, so dass Sie, sobald Sie einige zehn Meter vom Sender entfernt sind, einen ziemlich niedrigen Signalpegel sehen werden. Das Signal wird auch durch Hindernisse - zB Wände - gedämpft. Außerdem müssen Sie berücksichtigen, dass die Antennen in Ihrem Laptop sehr klein und daher eher ineffizient sind. Ich muss jedoch nachsehen, wie der Empfänger das Rauschen misst. Ich bin mir nicht sicher, was es tut, um auf diese Zahl zu kommen.
Dieser Sender sendet auf 30 d B m + 2 d B ich Antennen. Es ist auch bekannt, innerhalb zu arbeiten 300 m Radius. Würde es nicht auch bedeuten, dass der RSSI deutlich ansteigt, sobald ich mich dem Sender nähere? Aber es steigt nur bis zu − 10 d B m Auch wenn ich meinen Laptop auf den Router stelle.
Diese Zahlen machen sehr viel Sinn und kommen dem sehr nahe, was ich bei der Arbeit an dieser Art von Systemen beobachtet habe. Also sind -10 dBm 50 dB (oder 100.000-fache Leistungssteigerung) im Vergleich zu -60 dBm. Das andere Problem könnte die Fehlanpassung der Polarisation und die Abschirmung des Laptops sein. Laptop-Antennen werden normalerweise oben auf dem Bildschirm platziert. Der bestmögliche Empfang wäre, einen offenen Laptop auf gleicher Höhe mit Blick auf den Router zu platzieren
Es ist auch möglich, dass das analoge Frontend des Radios bei -10 dBm in die Sättigung geht. Die Empfänger sind so konzipiert, dass sie hauptsächlich mit niedriger Leistung betrieben werden, da dies die maximale Reichweite bestimmt.

Die Arbeit, die Friis an der Entwicklung einer einfachen Formel für die Empfangsleistung geleistet hat, geht von einer grundlegenden Annahme über die Entfernung aus – alle Wetten sind ungültig, wenn Sender und Empfänger nah beieinander liegen. Dies wird Nahfeld genannt und die Standardgleichung von: -

Verbindungsverlust (dB) = 32.45 + 20 l Ö g 10 ( F ) + 20 l Ö g 10 ( D )

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

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sobald Sie sich im Fernfeld befinden, viertelt sich die EM-Wellenleistung mit Entfernungsverdopplung. Wenn Sie also Ihre Zahlen in die Gleichung einsetzen (wobei F in MHz und D in Kilometern steht), erhalten wir dies bei 300 m: -

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

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

86 dBm.

Ihr Empfänger benötigt mehr Empfangsleistung für eine größere Bandbreite (da die Rauschleistung proportional zur Bandbreite ist) und eine weitere gute Faustregel ist die erforderliche Mindestempfangsleistung − 154 d B m + 10 l Ö g 10 ( d a t a r a t e ) d B m .

Wenn die Datenrate 10 Mbit / s beträgt, beträgt Ihre minimale Empfängerleistung -154 dBm + 70 dBm = 84 dBm, was meiner Meinung nach ziemlich nahe kommt. Vielleicht möchten Sie die Berechnungen bei (sagen wir) 2,45 m (10 Wellenlängen entfernt) wiederholen, um zu sehen, ob die Zahlen zu stimmen beginnen.

Siehe auch meine Antworten dazu: -

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

Berechnen Sie die Entfernung von RSSI

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

Danke für die Antwort. Vielleicht kennen Sie 3D-Visualisierungen wie die in der Abbildung, bei der alle Phasenwinkel für elektrische und magnetische Felder richtig eingestellt sind?
@Kentzo Ich würde versuchen, nach Nah- und Fernfeldvisualisierungen zu suchen - die Figur, die ich eingeschlossen habe, bedeutet mir am meisten. Es ist im Nahfeld sehr komplex und vielleicht zu komplex, um mehr Sinn zu machen als das, was tatsächlich auf meinem Bild zu sehen ist.
Was sind die Einheiten von RSSI, Rauschen und SNR gemäß IEEE 802.11?
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