Thứ Sáu, 30 tháng 8, 2013

Một số đại lượng vật lý liên quan đến tần số vô tuyến

dBm


dBm là đơn vị để đo công suất (công suất tuyệt đối), m viết tắt của milliwatt.

dBm được tính dựa trên sự so sánh công suất cần tính (đo bằng mW) với 1 mW.

Công thức tính:

dBm = 10 x log 10 (P/1mW)

Tương đương

dBm = 10 x log 10 (P)

Trong đó P là công suất, đơn vị là mW.

Ví dụ biết công suất đo bằng milliwatt là 30 mW, có thể đổi sang đơn vị dBm bằng công thức:

10 x log10(30) = 14.77 dBm

Có thể làm tròn thành 15 dBm.

Bảng sau cho biết một số giá trị chuyển đổi giữa mW và dBm (đã được làm tròn).













































mW

dBm

1

0.00

10

10.00

20

13.01

30

14.77

40

16.02

50

16.99

100

20.00

1000

30.00

4000

36.02

Ưu điểm của việc sử dụng đơn vị dBm so với sử dụng mW là khả năng tính toán đơn giản dựa trên phép cộng và trừ dB thay vì phép nhân và phép chia giữa các số quá lớn và các số quá nhỏ.


Ví dụ, công suất tín hiệu của một thiết bị là 14.77 dBm (tương đương 30 mW), thực hiện khuếch đại tín hiệu này lên 6 dB. Có thể dễ dàng tính được công suất tín hiệu sau khi được khuếch đại là 20.77 dBm. Ngoài ra, nếu dựa trên quy tắc số 10 và số 3, ta có:

30 mW + 6 dB

Tương đương

30 mW + 3 dB + 3 dB = 120 mW

Chú ý: 20.77 dBm tương đương 119,4 mW, giá trị này xấp xỉ với giá trị đúng là 120 mW.

Bảng sau cung cấp một số giá trị chuyển đổi giữa mW và dBm.













































































































































dBm

Watt

dBm

Watt

dBm

Watt

0

1.0 mW

16

40 mW

32

1.6 W

1

1.3 mW

17

50 mW

33

2.0 W

2

1.6 mW

18

63 mW

34

2.5 W

3

2.0 mW

19

79 mW

35

3 W

4

2.5 mW

20

100 mW

36

4 W

5

3.2 mW

21

126 mW

37

5 W

6

4 mW

22

158 mW

38

6 W

7

5 mW

23

200 mW

39

8 W

8

6 mW

24

250 mW

40

10 W

9

8 mW

25

316 mW

41

13 W

10

10 mW

26

398 mW

42

16 W

11

13 mW

27

500 mW

43

20 W

12

16 mW

28

630 mW

44

25 W

13

20 mW

29

800 mW

45

32 W

14

25 mW

30

1.0 W

46

40 W

15

32 mW

31

1.3 W

47

50 W

dBi


dBi là đơn vị đo độ lợi công suất của anten RF. Được tính bằng cách so sánh độ lợi của anten cần đo với công suất phát lý tưởng của một anten đẳng hướng. Anten đẳng hướng này là một anten lý tưởng, nghĩa là nó có thể phát ở mức công suất như nhau theo mọi hướng trong không gian. Anten lý tưởng này không tồn tại trong thực tế. Chữ i trong dBi là viết tắt của từ isotropic (đẳng hướng).

Chú ý, dBi được sử dụng để đo độ lợi công suất có hướng của anten, cụ thể, dBi được tính toán dựa vào công suất đầu vào của anten và công suất phát thực tế theo hướng truyền tín hiệu RF.

dBd


Tương tự dBi, dBd cũng được sử dụng để đo độ lợi công suất có hướng của anten. Trong khi dBi được tính toán bằng cách so sánh độ lợi có hướng với anten đẳng hướng, thì dBi được tính toán bằng cách so sánh độ lợi có hướng với anten lưỡng cực. Chữ d là viết tắt của dipole.

Sự khác nhau giữa dBi và dBd? Vì giá trị dBd được tính dựa trên độ lợi công suất của anten lưỡng cực, mà độ lợi công suất của anten lưỡng cực là 2.14 dBi (được tính dựa trên công suất phát của anten đẳng hướng). Do đó, một anten với độ lợi tính bằng dBd là 7 dBd, thì sẽ có độ lợi tính bằng dBi là 9.14 dBi. Nói tóm lại, muốn đổi từ đơn vị dBd sang dBi chỉ cần cộng thêm 2.14, và ngược lại đổi từ dBi sang dBd chỉ cần trừ đi 2.14. Nghĩa là 0 dBd = 2.14 dBi.

SNR


Nhiễu nền (hay nhiễu nền RF), được gây ra bởi các hệ thống khác hoặc các hoạt động của tự nhiên, tạo ra năng lượng trong dải tần số điện từ.

SNR (signal-to-noise ratio) là tỉ số tín hiệu trên nhiễu. SNR là tỉ số giữa công suất của tín hiệu RF và công suất của nhiễu nền.

Để dễ hiểu, hãy tưởng tượng khi bạn ở trong một phòng họp lớn. Ở đó có rất nhiều người đang cùng trao đổi với nhau, bây giờ, bạn muốn nói một điều gì đó cho tất cả mọi người đều nghe được, bạn dùng hai bàn tay tạo thành hình cái loa, đưa lên miệng và nói lớn. Trong tình huống này, âm thanh trao đổi của mọi người trong phòng chính là nhiễu nền, và tiếng nói của bạn chính là âm thanh hoặc thông tin quan trọng cần tuyền. SNR trong tình huống này là tỉ lệ giữa âm thanh của bạn và âm thanh do các trao đổi của mọi người.

Trong các hệ thống WLAN, SNR là một độ đo rất quan trọng. Nếu công suất của nhiễu nền quá gần với công suất của tín hiệu thu (tại thiết bị thu), sẽ làm sai lệch tín hiệu hoặc thậm chí không thể phát hiện và thu nhận được tín hiệu tại thiết bị thu. Thiết bị thu không thể phát hiện và thu nhận được tín hiệu khi công suất của nhiễu điện từ trong môi trường truyền cao hơn công suất của tín hiệu thu. Quay lại ví dụ về âm thanh ở trên,  Khi bạn cố gắng nói lớn trong một phòng có rất nhiều người cũng đang nói lớn, thì cái “nói lớn” của bạn cũng chẳng có ý nghĩa gì, tuy nhiên, nếu bạn nói lớn trong một phòng cũng có rất nhiều người đang nói thầm (hoặc rất nhỏ) thì cái “nói lớn” của bạn sẽ có ý nghĩa hơn. Trong tình huống này không phải bạn nói lớn hơn mà là do “nhiễu nền” đã bị mất đi (hoặc đã giảm đi rất nhiều). Tín hiệu RF cũng bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh theo cách giống như vậy.

RSSI


RSSI (received signal strength indicator), chỉ số cường độ tín hiệu thu, là chỉ số để đo độ mạnh của tín hiệu tại thiết bị thu (ví dụ anten), được định nghĩa trong chuẩn IEEE 802.11. Giá trị RSSI càng lớn, độ mạnh của tín hiệu càng lớn. Chỉ số RSSI không sử dụng đơn vị đo và miền giá trị cụ thể, IEEE 802.11 cũng không định nghĩa việc chuyển đổi giữa chỉ số RSSI với các đơn vị tính công suất khác như mW hoặc dBm.

Cisco sử dụng các giá trị từ 0 tới 100 để đo chỉ số RSSI trên các thiết bị. Trong khi Atheros sử dụng các giá trị từ 0 tới 60. Do vậy, nếu chỉ dựa vào giá trị RSSI của thiết bị người dùng sẽ không thấy được “độ mạnh” của các thiết bị, nên các ứng dụng thường chuyển các giá trị RSSI này sang dạng phần trăm.

Ví dụ, một cạc mạng của Atheros thông báo cường độ của tín hiệu đo bằng chỉ số RSSI là 47, dựa vào giá trị này phần mềm ứng dụng sẽ tính toán để chuyển giá trị này sang dạng phần trăm:

47/60 x 100 = 78.3 % so với cường độ tín hiệu cao nhất

Bằng cách nào phần mềm ứng dụng biết được được giá trị lớn nhất của chỉ số RSSI là 60 (với thiết bị của Atheros)? Trong chuẩn của IEEE đã quy định tham số RSSI_MAX là giá trị RSSI lớn nhất. Các nhà sản xuất thường chọn chỉ số RSSI bằng 0 để biểu thị cường độ của một tín hiệu thấp hơn ngưỡng nhận tín hiệu của thiết bị.

Giá trị RSSI_MAX của mỗi nhà sản xuất là khác nhau, ví dụ, Cisco là 100, Atheros là 60.

Các nhà sản xuất cũng tự đưa ra quy định để chuyển đổi giữa cường độ công suất tính bằng dBm sang chỉ số RSSI. Như vậy, từ chỉ số RSSI_MAX của các nhà sản xuất khi chuyển sang dạng dBm sẽ có giá trị khác nhau, kết quả là, một thiết bị có thể thông báo cường độ tín hiệu là 100% nhưng có thể cường độ tín hiệu này (tính bằng dBm) sẽ thấp hơn một thiết bị của hãng khác cũng thông báo cường độ tín hiệu đạt 100%.

Ví dụ, có hai nhà sản xuất A và B, cả hai đều chọn chỉ số RSSI bằng 100 là RSSI_MAX. Tuy nhiên, A quy ước chỉ số RSSI = 100 tương ứng với công suất -12 dBm, B quy ước RSSI = 100 tương ứng với công suất -15 dBm. Giả sử cứ giảm 0.7 dBm công suất, thì chỉ số RSSI sẽ giảm đi 1 đơn vị. Xem xét trường hợp thiết bị của nhà sản xuất A giảm chỉ số RSSI xuống 4 đơn vị, khi đó chỉ số RSSI = 96, tương đương cường độ tín hiệu còn 96 %. Tới đây bạn không thể khẳng định thiết bị của nhà sản xuất B có hiệu suất cao hơn thiết bị của nhà sản xuất A vì thiết bị của B có chỉ số phần trăm cường độ tín hiệu cao hơn của A.

Nếu muốn so sánh cường độ tín hiệu dựa trên chỉ số RSSI, nên thực hiện so sánh trên các thiết bị của cùng một nhà sản xuất.

Chỉ số RSSI cũng được thiết bị thu sử dụng để làm giá trị ngưỡng trong việc quyết định kết nối và ngắt kết nối giữa các kênh, các mạng không dây.

------------------------------------------------

Tham khảo:

 

[8] Tom Carpenter, 2008, CWNA Official Study Guide, Mc Gram-Hill


[10]http://vntelecom.org

 

0 nhận xét:

Đăng nhận xét