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无线功率和信号强度的基本概念

在无线网络中，使用AP设备和天线来实现有线和无线信号互相转换。如下图所示：

1. 有线网络侧的数据从AP设备的有线接口进入AP后，经AP处理为射频信号，从AP的发送端（TX）经过线缆发送到天线，从天线处以高频电磁波（2.4GHz/5GHz/6GHz频率）的形式将其发射出去；

2. 高频电磁波通过一段距离的传输后，到达无线终端位置，由无线终端的接收天线接收，再输送到无线终端的接收端（RX）处理；

3. 反之，从无线终端的发送端（TX）发出去的数据，也是按照上述的流程，逆向处理一遍，输送给AP的接收端（RX）。

在AP发送和无线终端接收天线之间的信号即是无线信号。信号强度在无线信号传输过程中会逐渐衰减。

无线信号名词解释

在了解信号强度时，需要了解几个有关联的基本概念：射频发射功率、EIRP、RSSI、下行信号强度、上行信号强度。如下图：

• • ①和⑦表示射频发送端处的功率，单位是dBm

  • ②和⑥表示连接天线的转接头和馈线等线路损耗，单位是dB

  • ③和⑤表示天线增益，单位dBi或dBd

  • ④表示路径损耗和障碍物衰减，是发送和接收天线之间的信号能量损耗程度，单位是dB

• 射频发射功率：①表示AP端的射频发射功率，⑦表示无线终端的射频发射功率。在网规设计时，注意发射功率与天线增益之和不要超出国家码限制的最大值；

• EIRP：有效全向辐射功率EIRP（Effective Isotropic Radiated Power），即天线端发射出去时的信号强度，EIRP = ① - ②+ ③。

• RSSI：接收信号强度指示RSSI（Received Signal Strength Indicator），指示无线网络覆盖内某处位置的信号强度，是EIRP经过一段传输路径损耗和障碍物衰减后的值。网规遇到的信号强度弱问题就是指RSSI弱，没有达到指标要求值，导致无线终端接收到很弱的信号甚至接收不到信号。

• 下行信号强度：是指无线终端接收到AP的信号强度，下行信号功率 = ① - ② + ③ - ④ + ⑤ - ⑥。

• 上行信号强度：是指AP接收到无线终端的信号强度，上行信号功率 = ⑦ - ⑥ + ⑤ - ④ +③ - ②。

所以在不考虑干扰、线路损耗等因素时，接收信号强度的计算公式为：

接收信号强度 = 射频发射功率 + 发射端天线增益 – 路径损耗 – 障碍物衰减 + 接收端天线增益

常用单位dB、dBm、dBi和dBd介绍

日常中通常使用功率来衡量一个电器做功的快慢，如一个10W的电灯泡，10W功率就是电灯泡消耗能量做功的快慢。在天线收发系统里，同样也需要消耗电能来转换为电磁波的能量进行传输。但是电磁波的能量衰减非常快，例如一个100mW的能量源，传输一段距离后很快就能衰减成1mW、0.1mW、0.01mW甚至更小。对于这种呈几何数量级的衰减，使用功率来衡量会给计数带来不便，因此引用新的概念：dB和dBm。

dB

dB(分贝) 是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位。对于功率，dB = 10*lg(A/B)，表示A功率比B功率大多少，如A=100mW，B=10mW，如果用倍数来表示，则A是B的10倍，用dB来表示为：10*lg（100/10）=10dB，即A功率比B功率大10dB。再如A=100mW,B=50mW,A是B的两倍，用dB来表示为：10*lg（100/50）=3dB，即A功率比B功率大3dB。由此可以得出以下结论：每增加或降低3dB，意味着增加一倍或降低一半的功率，即：

• -3dB =1/2功率

• +3dB =2x功率

dBm

dBm是一个考征功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw），dBm是以1mW为基准。例如：

无线路由器发射功率100mW，换算成dBm表示为10lg100=20dBm。

dBi和dBd

dBi和dBd都是表示功率增益的单位，两者都是相对值，但是它们的参考基准不同。

• dBi：相对于点源天线的功率增益，在各方向的辐射是均匀的。

• dBd：相对于阵子天线的功率增益。

一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。例如，对于一根增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi。dBi和dBd主要作为天线增益的单位。