2.4GHz頻段現(xiàn)已成為家庭、辦公室和工廠短距離無(wú)線應(yīng)用的普遍選擇。通常，2.4GHz信道隸屬于免許可的工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)（ISM）頻 段。ZigBee（IEEE 802.15.4）、Bluetooth（IEEE 802.15.1）、Wi-Fi（IEEE 802.11 b/g/n）、無(wú)線通用串行總線（WUSB）和私有協(xié)議（如MiWi）等許多協(xié)議以及部分無(wú)繩電話均采用此頻段。然而，在2.4GHz ISM頻段運(yùn)行的不同協(xié)議會(huì)相互干擾。
　　因此，評(píng)估無(wú)線傳輸?shù)姆秶托阅芤詣?chuàng)建相關(guān)模型來(lái)估算模塊用于室內(nèi)外短距離傳輸時(shí)的路徑損耗就顯得極為重要。借助創(chuàng)建的模型，設(shè)計(jì)人員可初步估 算出無(wú)線通信系統(tǒng)的性能。性能參數(shù)包括范圍、路徑損耗、接收器靈敏度、誤碼率（BER）和誤包率（PER），這些參數(shù)在任何通信系統(tǒng)中都非常重要。
　　以功率和天線類(lèi)型各不相同的三個(gè)模塊為例——Microchip的MRF24J40MA、MRF24J40MB和MRF24J40MC。 MRF24J40MA是一款經(jīng)認(rèn)證的集成PCB天線的2.4GHz IEEE 802.15.4無(wú)線收發(fā)器模塊，適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化和消費(fèi)類(lèi)電子應(yīng)用。
　　MRF24J40MB與MRF24J40MA類(lèi)似，不過(guò)更適合自動(dòng)讀表系統(tǒng)等長(zhǎng)距離應(yīng)用。MRF24J40MC配有外部天線（如圖1所示），同樣適用于長(zhǎng)距離應(yīng)用。這三個(gè)模塊已通過(guò)各項(xiàng)法規(guī)和模塊化認(rèn)證，它們通過(guò)四線制SPI接口與單片機(jī)相連。
　　路徑損耗模型
　　大尺寸模型用來(lái)預(yù)估長(zhǎng)距離傳輸時(shí)的平均性能。大尺寸模型取決于距離以及與頻率關(guān)系不大的重要環(huán)境特性。隨著距離縮短，該模型會(huì)徹底瓦解，但其對(duì) 于確定無(wú)線系統(tǒng)的工作范圍并粗略規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)容量很有用。小尺寸（衰落）模型描述了一對(duì)一的信號(hào)變化。這類(lèi)模型主要涉及多路徑效應(yīng)（相位抵消）。路徑衰減被視 為保持恒定，但主要取決于頻率和帶寬。
　　不過(guò)，最初的重點(diǎn)通常是信號(hào)在短距離或短時(shí)間內(nèi)快速變化的小尺寸模型。如果估算的接收功率足夠大（通常與接收器靈敏度有關(guān)，也可能與使用的通信協(xié)議有關(guān)），則這條鏈路便可用于發(fā)送數(shù)據(jù)。接收功率超出接收器靈敏度的量稱(chēng)為鏈路余量。
　　鏈路余量或衰落余量被定義為確保發(fā)送器與接收器間可靠無(wú)線鏈路所需的超出接收器靈敏度水平的功率（余量）。在理想條件下（天線已精確對(duì)準(zhǔn)、不存 在多路徑或反射并且沒(méi)有損耗），必需的鏈路余量為0dB。需要的確切衰落余量取決于鏈路所需達(dá)到的可靠性，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，最好始終保持22dB至28dB的 衰落余量。如果衰落余量在良好天氣條件下不小于15dB，則可充分保證RF系統(tǒng)在惡劣條件（因天氣、日光和射頻干擾所致）下繼續(xù)有效運(yùn)行。
　　接收天線與發(fā)送天線之間的路徑損耗通常通過(guò)使距離對(duì)波長(zhǎng)的關(guān)系歸一化，以無(wú)量綱形式記錄。但是，有時(shí)分別考慮距離和波長(zhǎng)引起的損耗更方便。這種情況下，關(guān)注使用的單位特別重要，因?yàn)檫x擇的單位不同，涉及的偏移常數(shù)也不同。
　　舉例來(lái)說(shuō)，評(píng)估一個(gè)包含兩個(gè)RF節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2）的1km鏈路（范圍）的可行性，其中節(jié)點(diǎn)使用MRF24J40MB模塊，輸出功率為 20dBm。節(jié)點(diǎn)1與增益為1dBi的全向PCB天線相連，節(jié)點(diǎn)2也與增益為1dBi的類(lèi)似PCB天線相連。節(jié)點(diǎn)1的發(fā)射功率為100mW（或 20dBm），靈敏度為-102dBm。節(jié)點(diǎn)2的發(fā)射功率為100mW（或20dBm），靈敏度與節(jié)點(diǎn)1相似。電纜長(zhǎng)度很短，兩端的損耗各為1dB左右。 之后，將所有增益相加并減去節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)2鏈路的所有損耗（僅考慮1km鏈路路徑的自由空間損耗）。
　　由于-60dB大于節(jié)點(diǎn)2的最小接收靈敏度（-102dBm），因此信號(hào)級(jí)別剛好足以使節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)1通信。此時(shí)的余量為42dB（102dB～60dB），這可在良好的天氣條件下實(shí)現(xiàn)有效傳輸，但在惡劣的天氣條件下可能不足以實(shí)現(xiàn)可靠通信。
　　由于往返路徑上的路徑損耗相同，因此，節(jié)點(diǎn)1處接收到的信號(hào)級(jí)別為-60dB。而節(jié)點(diǎn)1的接收靈敏度為-102dBm，故衰落余量為 42dB（102 dB～60dB）。此外，還存在因環(huán)境［在視距（LoS）內(nèi)］導(dǎo)致的損耗（衰落），這會(huì)使信號(hào)級(jí)別進(jìn)一步降低20dB，此時(shí)符合通信要求但沒(méi)有任何附加增 益。
　　
　　圖1：帶子板和外部天線的MRF24J40MC模塊
　　現(xiàn)在，我們將節(jié)點(diǎn)2替換為增益（輸出功率）為0dB的MRF24J40MA模塊。由于節(jié)點(diǎn)1的接收靈敏度為-95dBm，故衰落余量為 35dBm（95dB~60dB）。此外，還存在因環(huán)境［在視距（LoS）內(nèi)］導(dǎo)致的損耗（衰落），這會(huì)使信號(hào)級(jí)別進(jìn)一步降低20dB，此時(shí)的通信僅有 15dB到20dB的附加增益。