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说实话，写这篇文章对我来讲压力是比较大的。因为首先，无线传播即Radio Propagation是一个专业的课题，目前很多论文都围绕着这个学术主题在展开，我作为一个通信专业的本科生还不具备深入研究无线传播的能力；其次，对于这种看不见听不着的无线信号，要掌握计算其传播规律，需要具备的条件有很多，要精确计算更是难上加难，实践才是硬道理，我也觉得自己每天坐在办公桌前码几个字并不能把这个方法完全描述清楚。所以，我决定还是从大众的角度去考虑，给大家讲一些最通俗简便的方法，如果日后有人有兴趣深入研究，欢迎与我讨论。

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一、传输模型的选用

在无线通信领域，针对不同的波段，有不同的模型可以选用，用来计算模拟相应波段下无线信号传播。本文主要关注的是wifi以及其他微波频段，对于这个频段的信号在空间中基本是保持直线传播，所以可以应用视距传播模型（Line-of-Sight）。

视距传输是无线传输的一个特点，指的是无线信号只能沿直线传播，而且传播过程中遇到障碍物会发生衍射、折射、反射或者偏离原方向，从而造成衰减等不良影响。我们可以简单用肉眼判断两点之间是否可以无障碍传输（清晰视距或clear LOS），这就是‘视距’的由来。我们计算无线信号传输距离的时候必须要考虑两点之间的水平距离以及垂直距离，才能真正确定其无线传输的距离。

los

如图，如果A是一幢楼，B是一幢楼，要计算A顶楼的天线到B顶楼天线的距离，一定要综合考虑A和B的水平以及垂直距离。视距传输模型下得出的最后距离就是图中的C。

在这种传播模型下，就意味着中间不能有障碍物的阻挡，否则运用该模型下的公式就会变得非常困难。具体多么困难后面我会提到。

二、需要采集的参数

现在的人往往都是比较开门见山的，所以深层的东西我不废话了，直接去准备好以下的参数。

  • 发射端和接收端的无线设备发射功率（对于wifi来说，一般是15～20dBm）
  • 发射端和接收端的无线设备接收灵敏度（一般为-68dBm@54Mbps）
  • 发射端和接收端的无线设备的天线增益

以上这些参数基本上可以从产品的包装或者官方网站上查到，这些信息到手了里成功也差不了多少了。

三、计算距离

1、链路预算和FSPL

在计算之前我们还需要确定两个概念。链路预算（Link Budget），常常代表了接收信号时的余量（Fade Margin）。其计算方法是接收功率-接收灵敏度，我们AP在扫频时可以看到的“信号强度”，其实就是这个链路预算的体现

5110h（猛击大图）

一般预算值在10dB以上时，对于wifi系统来说可以成功连接通信。请注意，扫频时AP用的是1Mbps的灵敏度，这个值大大低于54Mbps时的灵敏度，所以如果想连通并且速率维持在54Mbps，那么必须以54Mbps的灵敏度代入接下来的公式去计算。

FSPL(Free Space Path-Loss)自由空间路径损耗，反映了信号在理想无干扰无障碍的环境中传播时的损耗，空气中可近似看成FSPL情况，其计算方式为

FSPL(dB) = 20lg(d) + 20lg(f) + 32.44

d 表示视距传输距离，单位 km；f 表示无线信号频率，单位 MHz。在 802.11 b/g无线环境下，因为工作频率都是 2.4GHz，所以我们可以将上面公式简化为

FSPL(dB) = 20lg(d) + 100

所以，现在开始吧！

2、计算距离开始

我们假定链路预算（比较稳定的情况）为10～20dB之间，取10dB，那么有

链路预算(dB) = 10dB=预算接收功率(dBm) – 接收灵敏度(dBm)

其中，预算的接收功率为

预算接收功率= 发射功率  + 发射天线增益 – FSPL +  接收天线增益

结合这两个等式，有

FSPL =  发射功率  +  发射天线增益 +  接收天线增益  –  接收灵敏度 – 10dB

从上式可以看出，右侧等式中的各值都是已知的，左侧的FSPL由上式可以发现只有一个距离参数是未知的，学过解方程的应该都会解的吧。是不是很简单？

3、计算举例

假设某 54Mbps 无线 AP 的射频发射总功率为 20dBm，自带 3dBi 天线，所以其 AP本身的发射功率为 17dBm。另一端的 AP型号相同，接收灵敏度在传输速率为54M 时为-68dBm。这里假设链路预算为 20dB，那么有

FSPL =  发射功率  +  发射天线增益 +  接收天线增益  –  接收灵敏度 – 链路预算  = 17 + 3 + 3 – (-68) – 20 = 71 dB

代入

FSPL(dB) = 20lg(d) + 100

所以得出

d = 0.0355 km = 35.5 m

OK，举例到此结束。

四、影响因素

1、Fresnel Zone

fresnel_zone

菲涅耳带(Fresnel Zone)形象地描述了无线链路的空间模型。它是一个类似于橄榄球状的区域，中间凸，两头尖。视距传输模型中，我们规定，在第一菲涅尔带内 60%的区域不能有障碍物；60%的区域指的是菲涅尔带的半径按比例缩小到 60%。

至于这个区域怎么算，大家可以去wiki一下，这里不赘述了。

2、障碍阻挡

如果传输模型中档了一堵墙，那么要怎么去计算？

一般来说，最简单的办法就是加上墙带来的损耗，一般像玻璃的损耗在3dB左右，钢筋水泥就说不准了，一般在13dB以上。

3、无线干扰、天线对准、空气密度、天气影响。。。

再说下去可能说不完，这一篇先到此结束吧，希望长篇大论不要把大家吓到。如果感兴趣可以收藏本文，请尊重我的劳动成果，未经允许不得转载！

下一篇，如何计算无线通信距离·经验篇。看看这篇文章的反响吧，欢迎一起讨论～

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