为什么屏蔽房测试WIFI时要加衰减

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很多测试新手在近距离屏蔽房或屏蔽箱测试WIFI辐射吞吐量性能时往往忽略了一个必须要做,但是又不得其因的过程——在天线端加衰减器。为什么要加衰减?加多大的衰减?他们往往不会去做深究。

如下是我们的R&D经常和测试妹纸对话的场景:

场景1
某日,在测试部昏暗的一个角落里...

测试妹纸A :"大湿兄,吞吐量测试完了,流量很低啊,快来帮我看看哦..."

大湿兄放下手上的活,马不停蹄、担惊受怕的跑过去,以为遇到了很大的坑,弱弱地问妹纸A:“那个流量低到了什么水平?我来复现看看...”

妹纸A指着幽蓝的电脑屏幕,看着那奔放而又夸张的曲线图:“跑流曲线坑坑洼洼的,跑不起来”;

大湿兄闷声不吭的整环境,发现测试了快1小时了,果然一个鸟样,突然灵机一动,“啪”的一声,打开了屏蔽箱,瞬间傻眼,他一脸幽怨的望着妹纸A:"你为神马不加衰减器?"心中无数个“OOXX”飘过...

1分钟后,加上衰减,测试完毕,收工,留下一脸愕然的妹纸...

场景2
又一日,还是在测试部那个昏暗的角落...

测试妹纸A :"大湿兄,不好啦,5G吞吐量测试完了,流量还是很低啊,快来帮我看看哦..."

大湿兄放下手上的活,马不停蹄、担惊受怕的跑过去,以为遇到了很大的坑,弱弱地问妹纸A:“那个5G的流量低到了什么水平?我来复现看看...”

妹纸A指着幽蓝的电脑屏幕,看着那奔放而又夸张的曲线图:“跑流曲线坑坑洼洼的,跑不起来”;

大湿兄闷声不吭的整环境,发现信号很弱,测试很久后果然一个鸟样,突然灵机一动,“啪”的一声,打开了屏蔽箱,这次他没傻眼,只是一脸困惑的望着妹纸A:"你加多大的衰减器?"

妹纸A:"我加了一个60dB的衰减,就这样了,上次你不是说要加衰减吗?"

大湿兄一脸绝望,心中无数个“OOXX”飘过:"5G WiFi谁让你加那么大衰减啊,你想玩死我啊? 加30~40dB就行了..."

1分钟后,衰减减半,测试完毕,收工,留下一脸忧伤的妹纸...

如上的两个场景描述了衰减器对WIFI throughput的影响。那么问题来了,为什么要加衰减?以及加多大的衰减才算合适?且听choke君分解开来。

为什么屏蔽房测试WIFI时要加衰减

首先屏蔽房测试吞吐量加衰减是为了模拟用户在实际使用情况下理论上的最大性能。

我们姑且用自由空间下,视距传输的模型来讲解。因为无线电波在自由空间的传播是电波传播研究中最基本、最简单的一种。自由空间是满足下述条件的一种理想空间:1. 均匀无损耗的无限大空间,2. 各项同性,3. 电导率为零。 同时视距传输模型忽略了由多径衰落和遮挡物损耗等带来的信号衰减。

应用电磁场理论可以推出,在自由空间传播条件下,传播损耗的表达式为(详见文章:WIFI系统中的RSSI计算):

Ls=32.45+20lgf+20lgd

视距传输模型下的RSSI为:

RSSI = Tx功率+天线增益-Ls

上面场景1中在屏蔽箱内WIFI流量跑不起来的原因,是由于RSSI信号强度过强所致。由上面的计算公式可以知道,一般这种情况下client端扫描到的RSSI可能只有-10dBm左右,这种极端情况下,基本上天线没有发挥作用,所测试的流量基本是信号通过射频馈线端口耦合到client天线端口的结果。

那么加多大的衰减才合适呢?一般衡量3m左右距离的RSSI,大概当衰减加到RSSI强度达到-32~-35dBm左右时,才表示信号质量完好,此时天线才发挥了效应。

而针对2.4G 和5.8G产品,我们同样可以看到当外部衰减相同时,5.8G的RSSI强度相对而言衰减十分严重,差距为: RSSI[5g]-RSSI[2g]=20lg(5.8GHZ)-20lg(2.4GHZ)= 7.6dB。

所以在2.4G上加的衰减量不一定适合5G,如果过大会导致5G RSSI过度减弱,甚至于收不到信号,这就是如上场景2中所遇到的情况。

另外而由上面的公式可以得出一个结论:

在外界条件一定情况下,RSSI信号强度每降低6dB,通信距离减半。

同时该部分也解释了为什么5G信号的覆盖距离会比2G短很多的原因。

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