1.2.3 描述 RF信号强度的术语

可使用单位为瓦（W）或毫瓦（mW）的功率或能量来度量 RF 信号的强度。为了让大家对信号功率有深入的认识，表1-2列出了各种信号源的典型输出功率。

功率的范围非常大，这使得比较和计算起来非常困难，分贝（dB）是一种更灵活的表示功率的方式，原因有两个：

● dB度量的是实际功率和参考功率的比例；

● dB是对数，能够以线性方式表示更大范围的值。

要计算以dB为单位的功率比例，可使用下面的公式：

1dB=10lg（Psig/Pref）

其中，Psig为实际信号功率，Pref为参考功率。最常用的参考功率为1.0 mW或1.0 W。在这种情况下，分贝的缩写将被修改为指出所用的参考功率。

● dBm：信号相对于1 mW的强度（dBm中的m表示毫瓦）；

● dBw：信号相对于1 W的强度。

在无线局域网中，经常使用单位dBm，因为它们使用的功率在100 mW左右。例如，假设一个无线AP的发射功率为100 mW，则当使用分贝表示时，输出功率为 10lg（100 mW/1 mW即20 dBm。

如果输出功率降低到1mW，结果将为10lg（1 mW/1 mW），即0 dBm。因此，0 dBm表示输出功率与参考功率相同。到目前为止，这里讨论的 dB 值都为正，这表示实际功率比参考功率高。在大多数情况下，发射器的dBm值为正，因为它们的功率高于参考功率。dB 值也可以为负，这并不意味着功率为负，而意味着功率比参考功率低。例如，信号功率为0.5 mW时，dB值将为10lg（0.5 mW/1 mW），即−3 dBm。

在该示例中，功率0.5 mW为前一个示例中的功率 1.0 mW的一半，而dBm值却从0变成了−3，这种变化幅度很重要，它说明了两个重要的经验规则：

● 功率每减少一半，dB值将减小大约3；

● 功率每增加一倍，dB值将增大大约3。

接收器的dBm值通常为负，因为接收器必须对低功率信号（功率比参考功率1 mW低得多）非常敏感，这样才能消晰地接收到非常弱的信号，接收器的功率被称为接收器的灵敏度。

1. 信号衰减

RF信号离开发射器后（甚至在到达天线前），都将受外部因素的影响而降低强度，这被称为信号衰减。导致信号衰减的因素如下所述。

● 发射器和天线之间的电缆衰减；

● 信号在空中传输时的自由空间衰减；

● 外界的障碍物；

● 外部的噪声或干扰；

● 接收器和天线之间的电缆衰减。

这里列出了信号从发射器传输到接收器的过程中遇到的各种情况，衰减将不断累积，导致信号质量降低，端到端的总衰减称为路径衰减。

在室内无线局域网环境中，连接天线的电缆非常短，其带来的衰减可忽略不计。通常，天线内置在无线适配器或笔记本电脑中，或者直接连接到AP中的RF电子装置，主要的路径衰减是由房间或建筑物内的物体以及AP和无线客户端之间的距离引起的。

在室外环境中，可能存在上述各种因素引起的衰减。在视线无线路径中，AP 和天线之间的电缆可能非常长，如果仔细选择了路径，外部物体带来的衰减可能不大，而外部干扰可能是个大问题，附近可能有无线装置，在信道的使用上可能发生冲突，天线也可能没有对准。

在任何环境中，自由空间衰减都很大，RF 信号的功率与传输距离的平方呈反比，这意味着随着接收器远离发射器，接收的信号强度将急剧降低。

例如，表1-3说明了dB值随距离的增大而降低的程序，其中列出的dBm值是相对的，注意到距离每增加10倍，信号强度将降低20 dBm；当距离增大100倍时，信号强度将降低40 dBm。

接收器可能离发射器太远，无法收到能够识别的信号，也可能是它们之间有很多吸收或扭曲信号的物体。例如，即使是普通的建筑材料，如干饰面内墙、砖墙或水泥墙、木质或金属门、门框和窗户，都会导致信号衰减。有一些人估计，在办公环境中，当离AP 100 m时，无线信号的衰减为100 dBm。因此，在实际环境中必须使用WLAN信号进行现场勘察。

2．信号增益

在传输路径中，AP 信号也可能受增加其强度的因素的影响，信号增益是由下列因素导致的。

● 发送方的天线增益；

● 接收方的天线增益。

天线本身并不能提高信号的功率，那它如何实现增益呢?首先来看发送方的天线，其增益指的是天线接收RF信号以及将其沿特殊性定方向发射出去的能力。

然而，天线可以有不同的方向（辐射图）。那么，一种天线是否优于另一种天线取决于它聚焦信号的方向吗？不一定。通常，如果天线能够将RF能量聚焦到更窄的范围内，其增益就更高。因此，增益较高的天线通常能够将信号传输更远的距离。

天线增益指的是其聚焦信号能量的能力，这是相对于根本不聚焦能量的天线而言的，各向同性天线就是一种根本不聚焦的天线，其理论模型为一个点。它以相同的方式沿各个方向传播信号，辐射图为球形。它不能聚焦RF能量，可用于标准比较。

天线增益通常使用单位dBi，其计算方法与dBm相同，唯一的差别是，参考功率为各项同性天线发射的信号功率（其中的i因此而来）。

3．无线路径的性能

经常会在AP看到其发射功率标称，这通常指的是发射器的输出功率，没有考虑天线和电缆的影响，实际发射的信号的功率取决于使用的天线类型和天线电缆的长度。

一种更真实的标称是各向同性高效辐射功率（Effective Isotropic Radiated Power , EIRP），EIRP的计算方法是，将发射器功率（单位为dBm）加上发射天线的增益（单位为dBi，再减去电缆衰减（单位为dB）。

例如，使用衰减为3 dB的电缆将功率为100 mW（20 dBm）的发射器连接到增益为16 dBi的天线，该发射系统的EIRP为20 dBm+16 dBi−3 dB=33 dBm。在设计完整的无线系统时，不能仅仅考虑发射器或AP的功率，还需要考虑整个无线链路中将导致增益或衰减的每个组件，为确定路径性能或总体增益，最简单的方法是将所有的增益或衰减 dB 值相加。作为一种经验规律，可使用下面的公式：

系统增益 = 发射功率（dBm）

+发射天线的增益（dBi）

+接收天线的增益（dBi）

−发射端的电缆衰减（dB）

−接收端的电缆衰减（dB）

−接收器的灵敏度（dB）

注意，这里将接收器的灵敏度视为衰减，因此将其减去，接收器的灵敏度指的是可用信号的最低功率，因此必须减去它，以得到最终的增益。无线链路的最大长度取决于整体路径性能。当总路径衰减等于或大于且路径增益时，接收器将无法收到信号。