关于RSS和RSSI

看无线定位的论文时，会发现有的地方用RSS，而又到地方用RSSI。计算公式有时两者相同，有时又相异。众多文献也没有对两者进行一个区别的说明。这里在查看了一些资料之后，做一个总结。

 

mW与dBm

根据高中物理可知，功是物理学中表示力对物体作用的空间的累积的物理量，常以符号W表示，单位为焦耳(J)。焦耳被定义为用1牛顿的力对一物体使其发生1米的位移所做的机械功的大小。功率是指物体在单位时间内所做的功的多少，即功率是描述做功快慢的物理量，常以符号P表示，单位为瓦特(W)。

在使用无线通信的情况下，信号功率往往是mW（毫瓦，注意不是MW，MW为兆瓦）级别，即1mW相当于0.001W。而dBm（分贝毫瓦）是一个纯计数单位，可以作为电压或功率的单位。

dBm是一个表征功率绝对值的值，dB是一个表征功率相对值的值。dBm计算公式为：10lgP，从公式中可以看出1mW就是0dBm，即若P小于1mW，那么dBm就是一个负数。dB 计算公式为：10lg（甲功率/乙功率），即反映了甲功率比乙功率大多少。

从以上我们可以看出在无线通信的情况下，信号功率往往是mW级别，此时以dBm来表示的话可以去掉前面众多的0，更加方便。

 

RSS和RSSI

RSS (Received Signal Strength)接收信号强度

RSSI (Received Signal Strength Indicator)接收信号强度指示

实际上，RSS也就是我们上述所写的单位为dBm的信号强度，而RSSI是将RSS经过转换之后的值。无线局域网供应商可以按照私有方式定义RSSI值，即通过某种公式将原有RSSI的区间映射为自己定义的区间（比如变成[0,255]）。然后供应商在产品文档和网站上中把RSSI的数值发布出来。但是也有供应商并没有这样，因为如果RSSI指标的规定是私有，在比较不同制造商的无线网卡的RSSI值时又会涉及转化的问题。

在论文中，大家不管是RSS还是RSSI基本都是直接使用单位为dBm的值。

 

无线电路径损耗模型

1.自由空间传播模型

自由空间是指：无任何衰减、无任何阻挡、无任何多径的传播空间。理想的无线传播条件是不存在的，一般认为只要地面上空的大气层是各向同性的均匀媒质，其相对介电常数和相对导磁率都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计，在这样的情况下，电波的传播方式就被认为是在自由空间传播。通常卫星通信和微波通信都被认为是在理想信道中的通信。

由于信号能量在自由空间的扩散，在传播了一定距离后，信号能量也会发生衰减。设各向同性的天线的辐射功率为PT，则距离辐射源d米处的天线接收功率PR(d)为：

式中：GT为发射天线的增益；GR为接收天线的增益；L为与传播无关的系统损耗因子；为波长，单位为m。

2.对数距离路径损耗模型

室内路径损耗更多地遵循对数距离路径损耗模型，具体如下式。

其中PL的单位为dB，所表示的是损耗。d为发射机与接收机之间的距离，d0为参考点与发射机之间的距离，n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速率，它依赖于周围环境和建筑物类型。Xσ是一个均值为0，方差为σ的高斯随机变量。

转换为RSSI之后为（单位为dBm）：

 

其中RSSI(d0)即为距离发射点d0处的RSSI，只是一个参考点，有时候就以1m作为这个参考点。RSSI(d)即为距离发射点d处的RSSI。Xσ是一个均值为0，方差为σ的高斯随机变量（σ的取值一般在4～10之间变化。Xσ前面是正号还是负号并无影响，因为其均值为0。由于为了减小Xσ带来的误差，我们会尽量使用平均RSSI，这样由于Xσ均值为0，有人就会选择将其平均RSSI模型中的Xσ省去，以作为RSSI的平均值的模型）。n为信号衰减指数，与环境有关，通常值为2~4。

注意模型只是在一定程度上尽量去“相似”于真实值。所以该模型自然也有它效果较好的一个范围，可以明显看出当d趋近于0的时候RSSI会无穷大，毕竟某点的功率大小毕竟不可能超过其初始点发射功率，所以利用代码仿真的时候需要做一些处理，当然其距离无穷远的时候也是不可取的。

 

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