Quelles sont les unités de RSSI, de bruit et de SNR telles que définies par IEEE 802.11?

Je suis diplômé CS, mais à ma honte, j'ai des connaissances très limitées en génie électrique et en particulier en théorie des antennes.

Pour autant que je sache, RSSI détermine la qualité de la façon dont le mesureur "entend" l'objet mesuré. Le bruit détermine les conditions environnementales qui affectent le mesureur. Et le SNR est simplement la quantité de RSSI meilleure que le bruit. Cette théorie (en supposant que j'ai les bonnes bases) ne soulève qu'une seule question:

• Comment est-il même possible pour un seul mesureur fixe de déterminer à la fois le RSSI et le bruit?

Maintenant, un peu de pratique. Disons que le mesureur est mon outil de diagnostic sans fil intégré MacBook Air. Et l'objet mesuré est mon routeur WiFi. Les valeurs observées sont de -60 dBm pour RSSI et de -92 dBm pour le bruit. Le SNR est donc de 32 dB. Ce que je ne comprends absolument pas, c'est:

• Pourquoi les deux valeurs sont négatives et mesurées en dBm ?

Pour autant que je comprends, −60 dBm signifie 10 ⁻⁹ W tandis que −92 dBm signifie 10 ⁻¹² W. Mais qui rayonne cette puissance? Peut-être que cette théorie représente le bruit comme une autre "antenne"? Mais pourquoi sa valeur est-elle si petite alors? Ou je manque quelques points très importants ici? Je serai reconnaissant pour une explication intuitive de ce genre de choses.

"Comment est-il même possible pour un seul mesureur fixe de déterminer à la fois le RSSI et le bruit?" - très bonne question. Le bruit dont ils parlent est le bruit du récepteur et non le signal parasite. À très faible puissance, le bruit est principalement le bruit thermique du récepteur: c'est-à-dire que si vous débranchez l'antenne et la remplacez par une charge de 50 Ohm (la plupart des systèmes RF sont de 50 Ohm), vous mesurerez un certain niveau de bruit. Donc, même si vous aviez tous les composants idéaux, votre puissance de bruit serait P = k * T * B * G, où k est la constante de Boltzmann, T est la température en K, B est la bande passante en Hz et G est le gain de votre système. En réalité, chaque composant ajoute du bruit comme spécifié par sa figure de bruit (répertoriée dans la fiche technique de chaque composant RF). Si vous regardez à nouveau l'équation de puissance de bruit, vous verrez qu'en réduisant la bande passante, vous réduisez également le bruit. Cependant, une bande passante élevée est nécessaire pour des débits de données élevés, ce qui explique pourquoi vous avez besoin d'un bon SNR pour des débits de données élevés.

"Pourquoi les deux valeurs sont négatives et mesurées en dBm" - 0 dBm signifie que la puissance est de 1 mW. -20 dbm signifie que la puissance est de 0,01 mW. Le moins indique le nombre de dB en dessous de 0 dBm. Sans le moins, il aurait été supérieur à 0 dBm

"Mais qui rayonne ce pouvoir?" - en cas de bruit, il est interne, en cas de signal, l'émetteur. Cependant, fondamentalement, cela n'a pas d'importance.

"Mais pourquoi sa valeur est-elle si petite alors?" - il provient de ce qu'on appelle la formule de transmission Friis. Donc, avec plusieurs simplifications, imaginez que mon antenne d'émission émet de la puissance de façon isotrope dans toutes les directions. Ainsi, votre puissance est uniformément répartie à la surface d'une sphère de rayon r (et de surface 4 * pi * r ^ 2), où r est la distance de l'antenne d'émission. Dans Imagine, votre antenne de réception mesure environ 1 m ^ 2 et peut capturer tout le rayonnement qui frappe sa surface. Maintenant, il ne peut capturer que 1 / (4 * pi * r ^ 2) de tout le rayonnement, ce qui rend la puissance de réception très petite et l'ingénierie RF un champ complexe :). Ceci est une explication très ondulée, mais j'espère que cela a du sens

Ils sont négatifs parce qu'ils sont vraiment petits. L'échelle dB est une échelle logarithmique, avec 0 dBm référencé à 1 mW. Les valeurs négatives sont plus petites et les valeurs positives sont plus grandes. Comme vous l'avez dit, -60 dBm est de 1 nanowatt et -90 dBm est de 1 picowatt. Je ne sais pas vraiment d'où vient la mesure du bruit. Le récepteur radio génère un bruit interne qui l'empêche de recevoir un signal arbitrairement petit simplement en raison de la façon dont le récepteur est construit. Il contient beaucoup d'électrons rebondissant et générant du bruit, et il n'est pas assis à zéro absolu, donc les choses se tortillent et génèrent du bruit thermique. Pensez à la petite taille de 1 picowatt. Elle est 100 000 milliards de fois plus petite que votre ampoule standard de 100 watts.

Il est possible que le chiffre de bruit représente le niveau du signal sur les canaux adjacents d'une manière ou d'une autre. Avez-vous remarqué que la valeur du bruit varie ou est-elle toujours de -92 dBm? S'il est fixé à -92 dBm, cela serait considéré comme le plancher de bruit du récepteur, et il n'est pas capable de recevoir des signaux qui n'ont pas une marge suffisante au-dessus du plancher de bruit. Dans ce cas, le niveau de bruit n'est pas mesuré, c'est simplement une caractéristique du récepteur.

Si la valeur du bruit varie, il s'agit probablement d'une mesure du bruit sur le canal lorsqu'aucune des radios wifi ne transmet. Dans un système wifi, tous les nœuds d'un réseau transmettent sur la même fréquence dans un canal partagé. Quand aucun nœud ne transmet, le récepteur peut mesurer le niveau du signal sur le canal pour une mesure du bruit ambiant de fond. Le bruit dans la bande peut être provoqué par d'autres réseaux wifi, appareils Bluetooth, zigbee, fours à micro-ondes fonctionnant à 2,4 GHz, etc.

Le travail que Friis a fait sur le développement d'une formule simple pour la puissance reçue fait une hypothèse de base sur la distance - tous les paris sont désactivés si l'émetteur et le récepteur sont proches. C'est ce qu'on appelle le champ proche et l'équation standard de: -

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

... ne fonctionne pas de près parce que vous ne mesurez pas (ou ne recevez pas) vraiment une véritable onde électromagnétique - vous aurez le champ E et le champ H à toutes sortes d'angles de phase impairs l'un par rapport à l'autre et vous va en fait charger l'antenne d'émission. Dans le champ lointain, (à plusieurs longueurs d'onde), vous obtiendrez quelque chose comme ceci: -

Une fois que vous êtes dans le champ lointain, les quarts de puissance des vagues EM avec doublement de la distance. Donc, en branchant vos nombres dans l'équation (où F est en MHz et D en kilomètres), nous obtenons ceci à 300m: -

perte de liaison = 32,45 + 20log (2450 pour le wifi) + 20log (0,3) = 32,45dB + 67,8dB -10,5dB = 89,75dB.

Il s'agit d'une perte de liaison en espace libre et, à titre indicatif, les gens ont tendance à ajouter 30 dB à ce chiffre pour tenir compte de la marge de fondu, ce qui vous donne une perte de liaison de 119,8 dB. Vos antennes volent un peu en arrière pour la ramener à environ 116 dB et votre puissance de transmission de + 30 dBm signifie qu'à 300 mètres, vous pourriez vous attendre à recevoir: -

86dBm.

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

Si le débit de données est de 10 Mbps, la puissance minimale de votre récepteur est de -154 dBm + 70 dBm = 84 dBm, ce qui est assez proche, je dirais. Vous voudrez peut-être reproduire les calculs à (disons) 2,45 m (à 10 longueurs d'onde) pour voir si les chiffres commencent à correspondre.

Voir aussi mes réponses sur celles-ci: -

Comment connaître (ou estimer) la portée d'un émetteur-récepteur?

Calculer la distance de RSSI

Communication sans fil à faible débit en bauds longue portée (~ 15 km) dans un environnement montagneux (pas de LOS)