基本介紹
- 外文名：Received Signal Strength Indication
- 簡稱：rssi
- 釋義：接收的信號強度指示
- 屬性：一種定位技術
- 最大的區別：Rx是手機側指標RSSI是基站側指標
技術,區別,測距理論,定位性能評價標準,
技術
RSSI（Received Signal Strength Indicator）是接收信號的強度指示，它的實現是在反向通道基帶接收濾波器之後進行的。
為了獲取反向信號的特徵，在RSSI的具體實現中做了如下處理：在104us內進行基帶IQ功率積分得到RSSI的瞬時值；然後在約1秒內對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秒內RSSI瞬時值的最大值和RSSI瞬時值大於某一門限時的比率（RSSI瞬時值大於某一門限的個數/8192）。由於 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，反向通道信號傳輸特性的不一致會影響RSSI的精度。
在空載下看RSSI的平均值是判斷干擾的最主要手段。對於新開局，用戶很少，空載下的RSSI電平一般小於-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干擾存在。通過以發現是否存在越區覆蓋而造成干擾，也可以從 Ec/Io與手機接收功率來判斷是否有干擾。對於外界干擾，通過頻譜儀分析進一步查出是否存在干擾源。
區別
RSSI:Received Signal Strength Indicator
Rx: Received power
最大的區別：Rx是手機側指標；RSSI是基站側指標
兩者是同一概念，具體指（前向或者反向）接收機接收到信道頻寬上的寬頻接收功率。實際中，前向鏈路接收機（指手機）接收到的通常用Rx表示，反向鏈路接收機（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通常作為判斷系統干擾的依據。下面以反向RSSI為例解釋：
為了獲取反向信號的特徵，在RSSI的具體實現中做了如下處理：在104us內進行基帶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秒內對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秒內RSSI瞬時值的最大值和RSSI瞬時值大於某一門限的比率（RSSI瞬時值大於某一門限的個數/8192）。由於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，反向通道信號傳輸特性的不一致會影響RSSI的精度。
對於乾淨的無線電磁環境，電磁底噪水平可以通過一下公式進行計算： PN = 10lg(KTW)， 對於CDMA系統來說常溫情況下的底噪水平是-113dBm/1.2288M，考慮5dB的接收機噪聲係數以及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，對於系統負荷的影響，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，否則就意味著網路有嚴重的反向干擾。
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為頻頻寬，單位為Hz;噪聲係數為設備引入的熱噪聲。如果要計算CDMA系統1.25MHz頻寬內基站天線接收端的噪聲係數，其計算公式為：噪聲基底=－174+10log(1.25*10^6)=-113dBm。由於天線端並沒有經過有源設備，因此噪聲係數為0。如果計算基站LNA噪聲基底就要加LNA的增益和LNA的噪聲係數。
測距理論
RSSI是射頻信號理論術語，主要套用於發射機和接收機之間的距離測量。該方法是依據接收信號能量強度確定距離，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，信號功率是隨傳播距離衰減的原理。根據信標節點已知信號的發射功率和節點接收的信號功率，通過信號與距離之間的衰減模型，就可以計算出節點間的距離。由於信號傳播的過程中，受到距離和障礙物的影響。信號的功率強度隨之衰減，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。
由於信號發射設備和接收設備簡單、成本低、低功耗，比較適合無線感測器網路定位機制。針對室內和室外環境，現階段流行的估計位置技術中，對提高估計位置的準確性方面，也有很多方法。例如由三個非共線錨定器組成，通過非共線信標節點進行位置估計的最小二乘法，以及使用三個以上的信標節點多點定位技術。對於測距方法的進行對比如圖所示：
由圖可以看出：RSSI的定位技術作為基於Wi-Fi活動的RFID標籤，相比於TOA、TDOA、AOA、GPS具有成本低、容易實現等優勢。如果室內定位精度要求不高，基於RSSI的定位技術完全可以滿足。而且，現階段對於作為節點的感測器，都能夠完成發射測試信號功率的任務。主要進行實驗時，節點傳送數據包，也獲取RSSI的測量值。該定位技術既無需額外硬體，又能完成複雜信息的分析處理，減小通信消費，節約成本，比較適用於無線感測器網路的定位系統。
定位性能評價標準
如何判定一個定位方法的準確性、魯棒性，是研究無線感測網路的關鍵。關於定位方法的性能評價標準，將從定位精度，定位區域的規模，節點和信標節點密度，算法的容錯性和自適應性，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標準偏差，定位偏差越小，定位精確度越高。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確定度，即估計坐標與真實坐標的偏差。
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標。
3)信標節點密度：在定位區域內，信標節點人工部署，信標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感測網路的實際環境影響，另外節點的拓撲結構也會受到限制。一般，定位精度受到信標節點密度影響，其趨勢是隨著密度的增加，定位精度隨之提高。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：一般用網路的平均連通度表示。也即是在通信距離範圍內，所有節點接收到信標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)容錯性和自適應性：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。定位的自適應是指在定位系統處理和分析數據信息時,數據本身根據其特徵自動調節處理方法、順序、參數、約束條件,使其與數據的特徵相適應，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，會導致節點失效，從而導致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。但感測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標。
