РЧ-шум на разных адаптерах WiFi

Предыстория моего вопроса:
я проверял уровень сигнала точек доступа Wi-Fi на своем ноутбуке параллельно с внутренней картой Wi-Fi и адаптером Wi-Fi nano USB, подключенным к тому же ноутбуку. Я увидел, что уровень сигнала, измеренный на Wi-Fi-адаптере nano USB, был ниже на 15–20 дБм по сравнению с внутренней картой WiFi, хотя он был измерен почти в том же месте.

Мое объяснение поведения:
я предполагаю, что это в основном связано с ограниченным пространством на адаптере Wi-Fi nano USB по сравнению с внутренней картой Wi-Fi, в основном ограничивающим размер антенны и т. д.

Мой актуальный вопрос:
К сожалению, драйверы для обеих карт не предоставили никаких измерений шума. Однако теперь мне было бы интересно, чего ожидать от измеренного шума в этой ситуации. В частности, как измеренный шум на радио WiFi связан с такими вещами, как размер/расположение антенны.
По наивности я бы разделил принимаемые сигналы на WiFi радио на три группы:

  1. Сам сигнал, который принимается с помощью радиоволн
  2. Внешний шум, который также передается через радиоволны (для диапазона 2,4 ГГц, например, микроволновые печи, радионяни, Bluetooth и т. д.)
  3. Внутренний шум, создаваемый электроникой внутри радио WiFi (операционные усилители, шум терморезистора и т. д., как указано здесь )

Я предполагаю, что шум из группы (3) будет независимым для обоих адаптеров Wi-Fi, так как они будут использовать разные компоненты и разные схемы. Из того, что я видел на своем опыте, я ожидаю, что они обычно будут ниже -90 дБм.
Правильно ли я предполагаю, что шум группы (2) также будет проявляться с разными уровнями на моих двух радиомодулях Wi-Fi, поскольку фактическая мощность сигнала WiFi также различается.

Наконец, моя теоретическая гипотеза:
если предположить, что есть радионяня (из группы 2), производящая сильный шум на канале Wi-Fi 2,4 ГГц, который проявляется как шум около -60 дБм на моем внутреннем адаптере, могу ли я тогда ожидать, что это вызовет уровень шума около От -75 дБм до -80 дБм на моем адаптере nano USB WiFi, если также все сигналы WiFi (группа 1), измеренные на двух радиомодулях WiFi, обычно различаются примерно на 15–20 дБм. Таким образом, я предполагаю, что внутренний шум (группа 3) для обоих радиомодулей WiFi ниже -90 дБм и не является фактором для измеренного значения шума, в котором преобладает шум из группы (2).
Верна ли моя гипотеза? Иными словами, могу ли я предположить, что отношение сигнал/шум для обоих адаптеров будет сравнимым, если учитывать только доминирующий шум из группы (2)?

Им всем выделен один и тот же канал?
Да, они. На самом деле, оба были подключены к одной и той же точке доступа во время измерения.

Ответы (1)

Сначала я просто хотел бы прояснить несколько вещей, которые могут повлиять на это, и я думаю, что вы неправильно понимаете несколько концепций.

1) Эффективность приемника

а) Из-за антенны: то, что две ваши антенны находятся в одном и том же месте, не означает, что они будут получать одинаковое количество энергии. Антенны все направленные - можно доказать, что действительно всенаправленная антенна невозможна. Это означает, что каждая антенна более чувствительна в одних направлениях, чем в других. Вы не можете знать, как была «ориентирована» каждая антенна, и это может иметь большое значение.

Чтобы проверить это, вы можете повторить измерения только с одним из устройств, но каждый раз немного поворачивайте устройство — как по горизонтали, так и по вертикали. В результате вы должны обнаружить, что принимаемая мощность увеличивается и уменьшается в зависимости от ориентации. Если разные устройства не были ориентированы одинаково, вы получите разные результаты, даже если они были абсолютно идентичны во всех остальных отношениях.

Кроме того, не все антенны одинаково эффективны. Некоторые антенны лучше «поглощают» электромагнитную волну и превращают ее в электрический сигнал. Маленькая антенна в ключе, вероятно, будет менее эффективной, поскольку она должна работать в меньшем пространстве и на печатной плате, по сравнению с «специальными» антеннами, которые часто используются в ноутбуках. Это может добавить еще несколько потерь в дБ, что приведет к более слабому принимаемому сигналу.

б) Из-за самого приемника: Вы знаете, где измеряется мощность приемника? Это прямо на антенне? Или, возможно, после первого фильтра, чтобы изолировать канал Wi-Fi? В зависимости от расстояния между антенной и точкой измерения вы обнаружите, что можете получить разные результаты. Возможно, производитель компенсировал это, но вы не знаете. Это может (и, вероятно, является) еще одним источником ошибки: могут быть потери между антенной и фактическим измерением мощности, в результате чего один считывает более низкие уровни мощности, чем другой.

2) Мощность сигнала зависит от местоположения.

Вы говорите, что измеряли в одном и том же месте, но какая разница? Даже несколько десятков сантиметров могут иметь большое значение из-за сложного поведения отражений, которые вы получаете с Wi-Fi в помещении. Это может привести к тому, что на самом деле будет значительная разница в силе сигнала, даже если они измеряются очень близко друг к другу. Это видео в значительной степени описывает то, что я пытаюсь здесь сказать: High Res Wifi Signal Mapping пользователя CNLohr на youtube.

3) Ошибки в реальном измерении

Насколько на самом деле точны ваши измерительные приборы? Создать точную систему для измерения мощности на этих частотах непросто. Ваша система Wi-Fi не будет измерять с точностью до одной цифры. Особенно, если это более дешевый ключ. Так что может случиться так, что ваш ключ просто плохо откалиброван, и это вносит дополнительную ошибку.

Теперь, чтобы добраться до шума

Вы предположили, что принимаемая мощность может быть разделена на три группы: полезный сигнал, помехи и шум от внутренних цепей.

Однако не учли внешний фоновый шум. Даже если вы находитесь в зоне, где никто не передает - вообще ничего, вы будете принимать шум. На самом деле, если я просто возьму коаксиальный кабель с заделкой и подключу его к ресиверу, он увидит шум. Это тепловой шум, и он возникает из-за теплового излучения всего, что нас окружает. Если вы не находитесь в оживленном районе, большая часть вашего шума будет такого типа. Это всегда есть, и вы не можете обойти это. Вот почему в антеннах телескопов НАСА используются усилители, охлаждаемые до очень низких температур, иногда всего до нескольких десятков кельвинов.

Для канала WiFi (полоса пропускания 20 МГц) при комнатной температуре, я думаю, этот шум составляет около -110 дБм или около того.

Ты спрашиваешь

(...) можно ли предположить, что отношение сигнал/шум для обоих адаптеров будет сравнимым, если учитывать только доминирующий шум из группы (2)?

Ответ заключается в том, что никто не может сказать вам. Из-за всех вышеперечисленных проблем вы не можете точно знать, что заставило вас измерить разные результаты. Если интерференционный шум попадает на одну антенну в направлении, где она чувствительна, она будет воспринимать этот сигнал как «более мощный», чем вторая антенна, которая менее чувствительна в этом направлении. Кроме того, эта радионяня не будет постоянно передавать данные - значение -60 дБм, которое вы получаете, само по себе немного бессмысленно, без дополнительной информации о том, как эти устройства их измеряют (это пиковая принимаемая мощность шума? Это средняя принимаемая мощность шума). ?). Следовательно, немного сложно говорить об «SNR» таким образом. Последним фактором является то, как они все передают. Если радионяня подключена к той же сети, протокол WiFi на самом деле будет пытаться избежать их одновременного разговора. Это иллюстрирует более раннюю проблему, связанную с тем, что вы не знаете точно, как измеряется мощность, и что создается цифра «-60 дБм» - поскольку каждое устройство будет пытаться избегать передачи одновременно с другим устройством, они не будут настоящим шумовым сигналом. можно так лечить.

Большое спасибо за ваш ответ. Радионяня была всего лишь теоретическим источником шума, если точнее выразить мою гипотезу. В основном я предполагал, что у меня есть внешний источник шума, который постоянно передает в интересующем диапазоне частот, но не использует протокол IEEE802.11. Относительно 1а) и 2) сегодня вечером я проведу несколько измерений, чтобы исключить, что точное положение и ориентация сильно влияют на силу сигнала.
Если бы у вас был такой реальный источник излучающего шума, вам пришлось бы учитывать направленность каждой антенны. Но если они идентичны по направленности, тогда да, уровень принимаемой мощности шума будет одинаковым — или, если всегда измерять на 15 дБ ниже, он также будет считывать на 15 дБ ниже шумового сигнала.
Я также немного добавил об эффективности антенны, что я собирался сделать изначально, но забыл.
Хм, тепловой шум происходит внутри ресивера. Это не экстернла.
@MarcusMüller все, что сделано из материи, излучает тепловой шум. Если вы направите бесшумную антенну с подключенным к ней бесшумным МШУ на стену при комнатной температуре, вы все равно обнаружите, что принимаете тепловой шум.
Я проверил мощность сигнала на обоих приемниках WiFi в зависимости от ориентации и положения и обнаружил, как вы и предсказывали, значительное влияние. Тем не менее, уровень сигнала на нано USB-ключе Wi-Fi никогда не превышал уровень сигнала на внутреннем WiFi. Кроме того, в среднем мощность сигнала нано-USB-ключа была ниже на 12 дБм. Так что действительно, как и в моем первоначальном предположении, а также предложенном вами, небольшая антенна внутри нано-USB-ключа, скорее всего, ответственна за эту наблюдаемую разницу.