FSPL (Free Space Path Loss - Tổn hao Đường truyền trong Không gian Tự do) là một thuật ngữ quan trọng trong bối cảnh rộng hơn của Hành vi Tần số Vô tuyến (Radio Frequency - RF Behaviors), cụ thể là một dạng của Suy hao (Loss/Attenuation).
Dưới đây là thông tin chi tiết về FSPL dựa trên các nguồn:
1. Định nghĩa và Bản chất của FSPL
FSPL là sự suy giảm cường độ tín hiệu gây ra bởi sự mở rộng tự nhiên của sóng (beam divergence).
Nó là sự suy giảm (attenuation) xảy ra khi tín hiệu RF truyền đi, ngay cả khi không có vật cản nào.
FSPL được mô tả là sự mất cường độ tín hiệu chỉ đơn thuần là chức năng của khoảng cách.
Năng lượng tín hiệu RF phân tán trên các khu vực lớn hơn khi tín hiệu truyền đi xa ăng-ten.
FSPL là sự suy giảm biên độ tín hiệu xảy ra sau khi tín hiệu RF được bức xạ từ ăng-ten (trong không khí).
2. Mối quan hệ với Khoảng cách và Tần số
FSPL tuân theo quy luật logarit, không phải tuyến tính. Điều này có nghĩa là cường độ tín hiệu không giảm nhiều trong đoạn đường thứ hai có cùng chiều dài so với đoạn đường đầu tiên.
Khoảng cách (Distance) là nguyên nhân chính gây ra FSPL.
Mặc dù tần số và bước sóng không phải là nguyên nhân gây ra suy hao, FSPL được tính dựa trên tần số và khoảng cách. Tín hiệu tần số cao (bước sóng ngắn) được cho là suy hao nhanh hơn tín hiệu tần số thấp (bước sóng lớn) qua các môi trường vật lý khác nhau. FSPL làm suy giảm tín hiệu RF đến mức dưới ngưỡng nhận tín hiệu (receive sensitivity) của radio thu, khiến tín hiệu quá yếu để được phát hiện.
3. Công thức và Đo lường
FSPL là một giá trị được đo bằng decibel (dB), thể hiện sự mất cường độ tín hiệu.
Các công thức tính FSPL được cung cấp là:
$FSPL = 36.6 + 20log_{10}(f) + 20log_{10}(D)$ (khi D là khoảng cách tính bằng dặm (miles) và f là tần số tính bằng MHz)
$FSPL = 32.44 + 20log_{10}(f) + 20log_{10}(D)$ (khi D là khoảng cách tính bằng km (kilometers) và f là tần số tính bằng MHz)
FSPL dựa trên Định luật nghịch đảo bình phương (Inverse Square Law), ban đầu được phát triển bởi Isaac Newton.
Một cách đơn giản hơn để ước tính FSPL là "Quy tắc 6 dB". Quy tắc này cho biết khi tăng gấp đôi khoảng cách, sẽ dẫn đến mất 6 dB biên độ.
4. Bối cảnh và Tầm quan trọng
FSPL là một trong những hành vi RF quan trọng và là mục tiêu cần được định nghĩa và giải thích trong các mục tiêu của kỳ thi CWNA.
Trong quá trình thiết kế WLAN, đặc biệt là các liên kết cầu không dây ngoài trời (outdoor bridge links), tính toán FSPL là bắt buộc.
FSPL là một thành phần thiết yếu trong tính toán Ngân sách Liên kết (Link Budget). Ngân sách liên kết là tổng hợp tất cả độ lợi (gain) và độ mất mát (loss) dự kiến từ radio phát đến radio thu, trong đó FSPL là độ mất tín hiệu lớn nhất.
Ví dụ: Mặc dù công thức toán học có vẻ phức tạp, FSPL đơn giản chỉ là sóng tín hiệu lan tỏa trong không gian như sóng âm thanh. Khi bạn di chuyển ra xa nguồn phát (ví dụ: loa), âm thanh (cường độ tín hiệu) sẽ giảm đi, và tốc độ giảm này là theo cấp số nhân (logarit) chứ không phải tuyến tính.