ZigBee ISM頻帶傳輸距離估算

常用的射頻功率強度單位是毫瓦分貝或瓦分貝，而不是絕對功率強度。因此方程式(6)可表示為：

(7)

下例說明這些觀念。假設發(fā)射頻率900MHz，發(fā)射功率6.3mW (8dBm)，并且使用單位增益的發(fā)射和接收天線，則在戶外視線范圍1200公尺處的接收功率可計算如下：戶外環(huán)境的參考距離為100公尺，900MHz訊號的波長為0.33公尺，因此可先利用方程式(1)的值計算100公尺處的接收功率如下：

(8)

要計算毫瓦分貝功率值，就必須將功率表示為如下的毫瓦值：

PR(100) = 0.44 × 10-6mW.(9)

這可得到：

PR(100) = 10log(0.44 × 10-6mW) = -63.6dBm.(10)

利用方程式(7)可得到1200公尺處的接收功率為：

(11)

以及

PR(1200) = -63.6dBm C 21.58dB = -85dBm.(12)

您還可利用方程式(5)驗證接收功率就是這個值。

故在沒有障礙物且視線可及的理想環(huán)境里，當發(fā)射功率為8dBm時，距離1200公尺位置的接收功率約為-85dBm。當然，實際環(huán)境下的接收功率會低于該理想值，因為目標點與發(fā)射機之間可能有障礙物，或根本就在視線外。從前述例子得知路徑損耗為PT C PR，因此它等于8dBm C (-85dBm) = 93dB。

實際路徑損耗公式
任何實用的無線傳感器系統(tǒng)都必須知道其最大可靠傳輸距離。這個無線系統(tǒng)傳輸距離直接由鏈路預算參數(shù)決定：

LB = PT + GT + GR C RS(13)

其中LB是以分貝表示的鏈路預算，PT是以毫瓦或瓦分貝表示的發(fā)射功率，GT是以分貝表示的發(fā)射機天線增益，GR是以分貝表示的接收機天線增益，RS是接收機靈敏度，代表系統(tǒng)能夠偵測并提供適當訊號雜波比的最小射頻訊號。接收機靈敏度如方程式14所示：

S = -174dBm/Hz + NF + 10logB + SNRMIN(14)

其中-174dBm/Hz是熱噪聲基準，NF是以分貝表示的接收機總噪聲指數(shù)，B是接收機總頻寬，SNRMIN則是最小訊號雜波比。如果發(fā)射機與目標接收機之間的總路徑損耗大于鏈路預算，數(shù)據(jù)就會遺失，通訊也無法進行。因此，設計人員在發(fā)展最終系統(tǒng)時必須精確分析路徑損耗特性，并與鏈路預算比較以獲得初步的距離估算值。

室內(nèi)信道路徑損耗
室內(nèi)無線電信道不同于戶外信道，這是因為室內(nèi)通道的傳輸距離較短，通道損耗的變動也較大，所以接收訊號強度的變化較大。但對固定無線裝置而言，這個部分卻可忽略不計。建筑物的平面配置、類型和建筑材料都會對室內(nèi)訊號傳播產(chǎn)生很大影響。研究人員將室內(nèi)通道分為兩種，一種視線可及的信道，另一種是受到不同程度阻隔的通道（參考文獻1）。建筑物的內(nèi)部與外部結(jié)構(gòu)可能含有許多不同的隔間和障礙物，隔間方式取決于該建筑是在家庭或辦公室環(huán)境。建筑結(jié)構(gòu)的隔間是固定隔間，活動隔間則能到處移動，而且隔間頂端不會碰到天花板。家庭通常采用木板隔間，辦公室建筑則會在樓層之間使用鋼筋混凝土，并且采用活動隔間方式。

建筑物有許多不同的隔間方式，它們的實體和電氣特性也差異很大，很難靠著通用模型來分析室內(nèi)信道。但經(jīng)由廣泛的研究，業(yè)界已將常用材料的訊號損耗制成表格（表1）。

樓層衰減因子代表樓層之間的隔離損耗 （表2）。