RF-Grundlagen: dBm, SNR, MCS und warum die Signalstärke lügt

Mit vier Zahlen und einer Faustregel kommen Sie in Wi-Fi sehr weit. Diese Seite enthält genau diese vier Zahlen.

Das Dezibel, kurz erklärt

dB ist ein Verhältnis. dBm ist eine auf ein Milliwatt bezogene Leistung. Das ist die einzige Arithmetik, die Sie brauchen:

+3 dB = doppelte Leistung. -3 dB = halbe Leistung.
+10 dB = zehnfache Leistung. -10 dB = ein Zehntel.
0 dBm = 1 mW. 20 dBm = 100 mW. 30 dBm = 1 W.

Ein AP mit 17 dBm sendet also mit halber Leistung eines APs mit 20 dBm, und ein Client, der -70 dBm meldet, empfängt ein Zehntel der Leistung eines Clients bei -60 dBm.

Signal, Rauschen und die Zahl, auf die es ankommt

RSSI gibt an, wie laut das Signal am Empfänger ist. Der Rauschteppich ist alles andere – thermisches Rauschen plus jede Energie, die der Empfänger nicht decodieren kann. Typische Rauschteppiche liegen in sauberem Spektrum bei etwa -95 bis -92 dBm, schlechter in überlasteten Umgebungen und bei breiteren Kanälen.

SNR = RSSI - Rauschteppich. Das ist die Zahl, die Ihre Datenrate bestimmt. Ein Client bei -65 dBm mit einem Rauschteppich von -95 dBm hat 30 dB SNR und wird sehr gut abschneiden. Dieselben -65 dBm mit einem Rauschteppich von -75 dBm ergeben 10 dB SNR und werden nur kriechen.

Deshalb lügt die Signalstärke allein. Eine Survey-Heatmap, die überall -60 dBm zeigt, sagt Ihnen fast nichts, wenn Sie nicht auch das Rauschen gemessen haben.

Die Kanalbreite hebt den Rauschteppich an

Eine Verbreiterung des Kanals sammelt mehr thermisches Rauschen:

Kanalbreite	Rauschteppich-Strafe
20 MHz	Basiswert
40 MHz	+3 dB
80 MHz	+6 dB
160 MHz	+9 dB
320 MHz	+12 dB

Ein 160-MHz-Kanal benötigt 9 dB mehr Signal als ein 20-MHz-Kanal, um dasselbe SNR zu erreichen. Das ist der eigentliche Grund, warum breite Kanäle die Abdeckung schrumpfen lassen – und der Grund, warum „nimm einfach 160 MHz“ in einem Büro meist ein schlechter Ratschlag ist.

Die MCS-Leiter

Die Indizes des Modulation and Coding Scheme steigen von robust-und-langsam zu schnell-und-fragil. Grob für 802.11ax:

MCS	Modulation	Ca. benötigtes SNR	Charakter
0	BPSK	~5 dB	Übersteht fast alles
4	16-QAM	~15 dB	Komfortabel
7	64-QAM	~22 dB	Gute Verbindung
9	256-QAM	~28 dB	Sehr gut
11	1024-QAM	~35 dB	Nahe am AP, saubere Luft
13 (be)	4096-QAM	~40+ dB	Marketingbedingungen

Beachten Sie, was das bedeutet: 4096-QAM benötigt etwa 40 dB SNR, was in einer sauberen Umgebung etwa -55 dBm entspricht. Das gibt es nur wenige Meter vom AP entfernt und sonst nirgends. Die Spitzenwerte auf dem Datenblatt beziehen sich auf diese Stufe der Leiter.

Design-Zielwerte, die sich lohnen

-67 dBm – der Standard-Zielwert für die primäre Abdeckung bei Sprache und Video, im Band, für das Sie designen.
-70 dBm – akzeptabel für reine Datenabdeckung.
-75 dBm und darunter – als Lücke behandeln, egal was der Client über „noch verbunden“ sagt.
SNR von 25 dB oder besser in der primären Abdeckung; unter 20 dB werden sich Nutzer beschweren, selbst bei starkem Signal.
Zellüberlappung von 15 bis 20 Prozent am Design-Schwellenwert, damit Roaming ein Ziel hat.

Die Faustregel

Die Freiraumdämpfung beträgt grob 6 dB pro Verdopplung der Entfernung. Jedes verlorene 6 dB halbiert Ihre Reichweite. Deshalb wirkt sich eine Änderung des Antennengewinns um 3 dB oder eine Leistungsänderung um 3 dB weit stärker aus, als es klingt, und deshalb kann ein AP hinter einer Glastrennwand mit Metallrahmen schon drei Meter entfernt praktisch unsichtbar sein.

Sendeleistung und die Asymmetriefalle

Eine Erhöhung der AP-Leistung behebt kein Abdeckungsloch. Der AP kann weiter rufen; der Client – ein Smartphone mit kleiner Antenne und einem zu schonenden Akku – kann immer noch nicht zurückrufen. Sie schaffen einen Bereich, in dem Clients mit gutem Signal assoziieren, dann aber auf dem Uplink versagen.

Passen Sie die AP-Sendeleistung an die schwächste Client-Klasse an, die Sie unterstützen müssen – typischerweise 11 bis 17 dBm im Innenbereich, nicht das Maximum von 23 dBm. Wenn die Abdeckung bei dieser Leistung unzureichend ist, brauchen Sie einen weiteren AP, nicht mehr Leistung.