什麼是鏈路預算（Link budget）

把從發射功率到接收功率之間的增益與損耗累加起來，估算到達接收機的功率，以及相對於接收所需功率（接收靈敏度）之餘裕的計算。使用dB與dBm，以發射功率 + 天線增益 − 傳播損耗 − 纜線損耗等加減求得。除了無線之外，光通訊的功率預算也使用相同的概念。

日文名稱: リンクバジェット

「鏈路預算（Link budget）」出現在2領域的2道練習題中（矽光子, 無線通訊基礎等）。

這個名詞所屬的領域: 無線通訊基礎

計算步驟

首先，在發射功率（dBm）加上發射天線與接收天線的增益（dBi），減去傳播損耗以及纜線、連接器的損耗（dB），求出接收功率。接著，由接收機的雜訊指數與頻寬求出接收靈敏度，以其與接收功率之差作為鏈路餘裕。例如發射20 dBm、天線增益各2 dBi、傳播損耗100 dB、纜線損耗4 dB時，接收功率為−80 dBm，若接收靈敏度為−90 dBm，就有10 dB的餘裕。

預留餘裕的理由

實際的傳播損耗一般大於自由空間路徑損耗，還有建築物或人體的遮蔽、降雨造成的衰減，以及衰落造成的暫時下降。因此要配合不讓通訊中斷之機率的目標，預留衰落餘裕等餘裕來設計。餘裕不足時，可以採取提高發射功率或天線增益、降低接收機的雜訊指數，或降低傳輸速率以減少所需S/N等對策。

以dB計算的優點

使用以對數表示功率比的dB，以及以1 mW為基準的dBm，就能把跨越許多數量級之功率的乘除，改用加減處理。像發射機數W、到達接收機的功率在1 pW以下這類相差10個數量級以上的量，也能放在同一張表中處理，一眼就能看出哪裡的損耗大。

練習鏈路預算（Link budget）的題目

輸出為+3 dBm的雷射光，經過合計10 dB的損耗（與光纖的耦合、波導、調變器等）後到達光偵測器。接收功率最接近下列何者？

A約0.2 mW（−7 dBm）
B約20 mW（+13 dBm）
C約0.05 mW（−13 dBm）

查看答案與解析

正確答案：A. 約0.2 mW（−7 dBm）

dBm是以1 mW為基準的絕對功率單位，0 dBm為1 mW，+3 dBm約為2 mW，−10 dBm為0.1 mW。損耗只需以dB相減，3 − 10 = −7 dBm，10^(−0.7) ≈ 0.2 mW。像這樣從發射功率減去損耗，確認是否高於光偵測器所需的最小功率（接收靈敏度）的計算，稱為鏈路預算（功率預算）。+13 dBm是誤將損耗相加的值，−13 dBm是弄錯發射功率正負號的值。

發射功率20 dBm、發射天線增益2 dBi、接收天線增益2 dBi、傳播損耗100 dB、發射端與接收端的纜線損耗合計4 dB時，接收功率為下列何者？

A−88 dBm
B−80 dBm
C−76 dBm

查看答案與解析

正確答案：B. −80 dBm

接收功率是在以dBm表示的發射功率加上天線增益（dBi），再減去傳播損耗與纜線損耗（dB）求得。這種計算稱為鏈路預算，20 + 2 + 2 − 100 − 4 = −80 dBm。若接收機能正確接收的最小功率（接收靈敏度）例如為−90 dBm，就有10 dB的餘裕（鏈路餘裕）。實際設計時，也要考慮衰落造成的接收功率下降，預留餘裕。

常見問題

接收靈敏度如何決定？

在溫度290 K的熱雜訊功率密度−174 dBm/Hz加上頻寬（10·log₁₀ B）與接收機的雜訊指數，就是換算到輸入端的雜訊功率。再加上解調所需的S/N，就是接收靈敏度的大致值。頻寬1 MHz、雜訊指數6 dB、所需S/N 10 dB時，為 −174 + 60 + 6 + 10 = −98 dBm。

與光通訊的功率預算相同嗎？

概念相同。光通訊是從雷射的輸出（dBm）減去光纖、波導、連接器與耦合的損耗（dB），求出到達光偵測器的功率，並確認相對於光偵測器靈敏度的餘裕。與無線不同，沒有天線增益，但以dB與dBm加減的步驟是共通的。

解析中的「鏈路預算（Link budget）」

像這樣從發射功率減去損耗，確認是否高於光偵測器所需的最小功率（接收靈敏度）的計算，稱為鏈路預算（功率預算）。
輸出為+3 dBm的雷射光，經過合計10 dB的損耗（與光纖的耦合、波導、調變器等）後到達光偵測器。接收功率最接近下列…
這種計算稱為鏈路預算，20 + 2 + 2 − 100 − 4 = −80 dBm。
發射功率20 dBm、發射天線增益2 dBi、接收天線增益2 dBi、傳播損耗100 dB、發射端與接收端的纜線損耗合…