rssi

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接收的信号強度指示
Received Signal Strength Indication接收的信号強度指示,無線發送層的可選部分,用來判定鍊接質量,以及是否增大廣播發送強度。通過接收到的信号強弱測定信号點與接收點的距離,進而根據相應數據進行定位計算的一種定位技術如無線傳感的ZigBee網絡CC2431芯片的定位引擎就采用的這種技術、算法。接收機測量電路所得到的接收機輸入的平均信号強度指示。這一測量值一般不包括天線增益或傳輸系統的損耗。為了獲取反向信号的特征,在RSSI的具體實現中做了如下處理:在104us内進行基帶IQ功率積分得到RSSI的瞬時值;然後在約1秒内對8192個RSSI的瞬時值進行平均得到RSSI的平均值,即RSSI(平均)=sum(RSSI(瞬時))/8192,同時給出1秒内RSSI瞬時值的最大值和RSSI瞬時值大于某一門限時的比率(RSSI瞬時值大于某一門限的個數/8192)。由于RSSI是通過在數字域進行功率積分而後反推到天線口得到的,反向通道信号傳輸特性的不一緻會影響RSSI的精度[1]。
  • 外文名:Received Signal Strength Indication
  • 簡稱:rssi
  • 釋義:接收的信号強度指示
  • 屬性:一種定位技術
  • 最大的區别:Rx是手機側指标RSSI是基站側指标

技術

RSSI(Received Signal Strength Indicator)是接收信号的強度指示,它的實現是在反向通道基帶接收濾波器之後進行的。n為了獲取反向信号的特征,在RSSI的具體實現中做了如下處理:在104us内進行基帶IQ功率積分得到RSSI的瞬時值;然後在約1秒内對8192個RSSI的瞬時值進行平均得到RSSI的平均值,即RSSI(平均)=sum(RSSI(瞬時))/8192,同時給出1秒内RSSI瞬時值的最大值和RSSI瞬時值大于某一門限時的比率(RSSI瞬時值大于某一門限的個數/8192)。由于RSSI是通過在數字域進行功率積分而後反推到天線口得到的,反向通道信号傳輸特性的不一緻會影響RSSI的精度。

在空載下看RSSI的平均值是判斷幹擾的最主要手段。對于新開局,用戶很少,空載下的RSSI電平一般小于-105dBm。在業務存在的情況下,有多個業務時RSSI平均值一般不會超過-95dBm。從接收質量FER上也可以參考判斷是否有幹擾存在。通過以發現是否存在越區覆蓋而造成幹擾,也可以從Ec/Io與手機接收功率來判斷是否有幹擾。對于外界幹擾,通過頻譜儀分析進一步查出是否存在幹擾源。

區别

RSSI:Received Signal Strength Indicator

Rx: Received power

最大的區别:Rx是手機側指标;RSSI是基站側指标

兩者是同一概念,具體指(前向或者反向)接收機接收到信道帶寬上的寬帶接收功率。實際中,前向鍊路接收機(指手機)接收到的通常用Rx表示,反向鍊路接收機(指基站側)通常用反向RSSI表示。前向Rx通常用作覆蓋的判斷依據(當然還需結合Ec/Io),反向RSSI通常作為判斷系統幹擾的依據。下面以反向RSSI為例解釋:

為了獲取反向信号的特征,在RSSI的具體實現中做了如下處理:在104us内進行基帶IQ功率積分得到RSSI的瞬時值,即RSSI(瞬時)=sum(I^2+Q^2);然後在約1秒内對8192個RSSI的瞬時值進行平均得到RSSI的平均值,即RSSI(平均)=sum(RSSI(瞬時))/8192,同時給出1秒内RSSI瞬時值的最大值和RSSI瞬時值大于某一門限的比率(RSSI瞬時值大于某一門限的個數/8192)。由于RSSI是通過在數字域進行功率積分而後反推到天線口得到的,反向通道信号傳輸特性的不一緻會影響RSSI的精度。

對于幹淨的無線電磁環境,電磁底噪水平可以通過一下公式進行計算: PN = 10lg(KTW), 對于CDMA系統來說常溫情況下的底噪水平是-113dBm/1.2288M,考慮5dB的接收機噪聲系數以及2dB的無線環境底噪波動水平,所以正常情況下,RSSI的監測結果應該是-106dBm左右,對于系統負荷的影響,一般最大不超過8dB,也就是-98dBm左右,考慮3dB餘量,也就是說在高負荷情況下,如果系統工作正常,RSSI平均水平最大不超過-95dBm,否則就意味着網絡有嚴重的反向幹擾。

1)其實,RSSI有其專用的單位,RSSI的單位與dBm有公式可以轉換,轉換公式如圖1和圖2所示。

2)電磁底噪水平的計算公式:噪聲基底=-174+10 log(BW) + 噪聲指數。其中BW為頻帶寬,單位為Hz;噪聲系數為設備引入的熱噪聲。如果要計算CDMA系統1.25MHz帶寬内基站天線接收端的噪聲系數,其計算公式為:噪聲基底=-174+10log(1.25*10^6)=-113dBm。由于天線端并沒有經過有源設備,因此噪聲系數為0。如果計算基站LNA噪聲基底就要加LNA的增益和LNA的噪聲系數。

測距理論n

RSSI是射頻信号理論術語,主要應用于發射機和接收機之間的距離測量。該方法是依據接收信号能量強度确定距離,對通信信道參數要求較高。其測距理論是:依據無線電波或聲波在介質中傳輸,信号功率是随傳播距離衰減的原理。根據信标節點已知信号的發射功率和節點接收的信号功率,通過信号與距離之間的衰減模型,就可以計算出節點間的距離。由于信号傳播的過程中,受到距離和障礙物的影響。信号的功率強度随之衰減,間接影響精度。所以要求得到良好的精度,短距離才會體現這一點。n

由于信号發射設備和接收設備簡單、成本低、低功耗,比較适合無線傳感器網絡定位機制。針對室内和室外環境,現階段流行的估計位置技術中,對提高估計位置的準确性方面,也有很多方法。例如由三個非共線錨定器組成,通過非共線信标節點進行位置估計的最小二乘法,以及使用三個以上的信标節點多點定位技術。對于測距方法的進行對比如圖1所示:

由圖可以看出:RSSI的定位技術作為基于Wi-Fi活動的RFID标簽,相比于TOA、TDOA、AOA、GPS具有成本低、容易實現等優勢。如果室内定位精度要求不高,基于RSSI的定位技術完全可以滿足。而且,現階段對于作為節點的傳感器,都能夠完成發射測試信号功率的任務。主要進行實驗時,節點發送數據包,也獲取RSSI的測量值。該定位技術既無需額外硬件,又能完成複雜信息的分析處理,減小通信消費,節約成本,比較适用于無線傳感器網絡的定位系統。

性能評價标準n

如何判定一個定位方法的準确性、魯棒性,是研究無線傳感網絡的關鍵。關于定位方法的性能評價标準,将從定位精度,定位區域的規模,節點和信标節點密度,算法的容錯性和自适應性,功耗幾個方面闡述。

1)定位精度:一般有相對精度和絕對精度。相對精度是指單位時間的标準偏差,定位偏差越小,定位精确度越高。絕對定位精度是指系統針對命令輸入或理想輸入的輸出,更直觀的說應該叫不确定度,即估計坐标與真實坐标的偏差。

2)規模:不同的算法要求,就有不同的規模。可以是房間,超市,機場,整個樓房或者建築物。定位的規模也包括,一個定位系統算法,可以同時定位多個目标。

3)信标節點密度:在定位區域内,信标節點人工部署,信标節點的分布規律可以主觀布置,但是其分布方式會受到節點傳感網絡的實際環境影響,另外節點的拓撲結構也會受到限制。一般,定位精度受到信标節點密度影響,其趨勢是随着密度的增加,定位精度随之提高。但是也有門限,當節點密度到達某一門限值,精度便不會再提高。

4)節點密度:一般用網絡的平均連通度表示。也即是在通信距離範圍内,所有節點接收到信标節點的數據信息的總和。需要注意的是一些定位方式會受到節點密度的影響。

5)容錯性和自适應性:容錯性指在故障存在前提下,定位系統不失效,仍然維持系統正常工作的特性。定位的自适應是指在定位系統處理和分析數據信息時,數據本身根據其特征自動調節處理方法、順序、參數、約束條件,使其與數據的特征相适應,達到效果的最優。在定位技術中,定位系統和算法都是針對某一特定環境,實驗平台比較理想。然而實際環境複雜,會導緻節點失效,從而導緻定位精度不高和誤差較大。6)功耗:功耗是實現WSN設計系統的資源損耗,也是定位技術設計實現必須考慮的因素。但傳感器節點電源功耗與定位系統算法的計算,傳送數據,存儲有關,也就成了影響其定位精度的關鍵指标。

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