无线通信系统应用公式备忘

【1】无线电信号在自由空间的路径损耗

 无线传输路径分析是无线传输网络设计的重要步骤，通过对传输路径的分析便于网络设计者根据无线链路的裕量大小选择合适类 型的天线（方向，极化，增益等指标），安装天线高度，选择合适的馈缆和长度等。下面将简单介绍一下无线传输路径分析中的自由空间损耗的计算，信号接收强度 的计算，链路系统裕量的计算几个主要方面的内容。

1.自由空间损耗的计算

Free Space Path Loss Calculator

自由空间损耗是指电磁波在传输路径中的衰落,计算公式如下：

Lbf=32.5+20lgF+10*n*lgD

Lbf=自由空间损耗(dB)

D=距离（km）/ 1km 比如 距离10km，D = 10km/1km = 10

F=频率(MHz）/ 1MHz 比如载波中心=2400MHz F = 2400MHz/1MHz = 2400

n = 路径损耗计算因子，自由空间中 n = 2

不同环境下n的取值

环境	路径损耗计算因子
自由空间	2
市区蜂窝环境	2.7~3.5
市区蜂窝盲区环境	3~5
室内视距空间	1.6~1.8
室内非视距空间	4~6

2400MHz：Lbf=100+20lgD

5800MHz：Lbf=108+20lgD

以上公式是在气温25度，1个大气压的理想情况的计算公式。

下表列出典型自由空间损耗值

距离（km）	路径损耗@2.4GHz（dB）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	-100 -106 -110 -112 -114 -116 -117 -118 -119 -120
15 20 25 30 35 40 45 50	-124 -126 -128 -130 -131 -132 -133 -134

通过查找上表和通过公式计算我们可以得到从发射站到接收站电磁波传输的理论衰落.

参考文章：

通信小妲己说:信号功率统计和FPGA实现（上） - 知乎 (zhihu.com)

通信小妲己说:信号功率统计和FPGA实现（下） - 知乎 (zhihu.com)

     

【2】dB

两个信号功率的比值

 （单位dB）  

比如P1是P2功率的1倍，那么A = 10 * lg(2) ≈ 3 (dB)

速算： 3dB ≈ 功率翻倍

【3】dBm

一个信号的功率与1mW的信号做公式【2】的运算

（单位dBm）

【4】dBFs

数字信号功率，相对于满量程条件下的比值，满量程被定义为0dBFs。

以16bit I/Q数据为例

 （单位 dBFs）

其中mean统计的是一个射频帧时长内的所有I/Q数据平方和并平均。