Zasięg komunikacyjny, jaki może osiągnąć system komunikacji bezprzewodowej, zależy od różnych czynników, takich jak urządzenia wchodzące w skład systemu oraz środowisko komunikacyjne. Zależność między nimi można wyrazić za pomocą następującego równania na odległość komunikacyjną.
Jeśli moc nadawcza urządzenia nadawczego systemu komunikacyjnego wynosi PT, zysk anteny nadawczej wynosi GT, a długość fali roboczej wynosi λ. Czułość odbiornika urządzenia odbiorczego wynosi PR, zysk anteny odbiorczej wynosi GR, a odległość między antenami odbiorczą i nadawczą wynosi R, w zasięgu wzroku i w środowisku bez zakłóceń elektromagnetycznych, istnieje następująca zależność:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) We wzorze Lc to tłumienie wtrąceniowe anteny nadawczej stacji bazowej; L0 to tłumienie fali radiowej podczas propagacji.
Projektując system, należy uwzględnić odpowiedni margines na ostatni element, czyli tłumienie propagacji fali radiowej L0.
Zazwyczaj przy przechodzeniu przez lasy i budynki cywilne wymagany jest margines od 10 do 15 dB, a przy przechodzeniu przez budynki żelbetowe - od 30 do 35 dB.
W pasmach częstotliwości 800 MHz, 900 ZMHz CDMA i GSM powszechnie uważa się, że próg odbioru telefonów komórkowych wynosi około -104 dBm, a rzeczywisty odbierany sygnał powinien być co najmniej o 10 dB wyższy, aby zapewnić wymagany stosunek sygnału do szumu. W rzeczywistości, aby utrzymać dobrą komunikację, moc odbieraną często oblicza się na -70 dBm. Załóżmy, że stacja bazowa ma następujące parametry:
Moc nadawania wynosi PT = 20W = 43dBm; moc odbioru wynosi PR = -70dBm;
Straty w przewodzie zasilającym wynoszą 2,4 dB (przewód zasilający o długości około 60 m)
Zysk anteny odbiorczej telefonu komórkowego GR = 1,5 dBi;
Długość fali roboczej λ = 33,333 cm (co odpowiada częstotliwości f0 = 900 MHz);
Powyższe równanie komunikacyjne będzie wyglądać następująco:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1,5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2,4dB + strata propagacji L0
114,5 dB + GT(dBi) -34,4 dB = 20 log(m) + strata propagacji L0
80,1 dB+ GT(dBi) = 20 log(m)+ strata propagacji L0
Jeżeli wartość po lewej stronie powyższego wzoru jest większa od wartości po prawej stronie, to:
GT(dBi) > 20logr(m) - 80,1 dB + strata propagacji L0. Gdy nierówność jest zachowana, można uznać, że system może utrzymać dobrą komunikację.
Jeżeli stacja bazowa używa dookólnej anteny nadawczej o zysku GT=11 dBi, a odległość między antenami nadawczą i odbiorczą wynosi R=1000 m, wówczas równanie komunikacji przybiera postać 11 dB>60–80,1 dB + strata propagacji L0, tzn. gdy strata propagacji L0 <31,1 dB, dobrą komunikację można utrzymać w odległości 1 km.
Przy tych samych warunkach strat propagacyjnych, co powyżej, jeśli zysk anteny nadawczej GT = 17 dBi, czyli wzrost o 6 dBi, odległość komunikacji może się podwoić, tj. r = 2 kilometry. Inne można wywnioskować w ten sam sposób. Należy jednak zauważyć, że antena stacji bazowej o zysku GT 17 dBi może mieć jedynie wachlarzowy zasięg wiązki o szerokości 30°, 65° lub 90° itd. i nie może utrzymać zasięgu dookólnego.
Dodatkowo, jeśli zysk anteny nadawczej GT=11dBi pozostaje niezmieniony w powyższym obliczeniu, ale zmienia się środowisko propagacji, strata propagacji L0=31,1dB-20dB=11,1dB, to zmniejszona strata propagacji o 20dB zwiększy odległość komunikacji dziesięciokrotnie, tj. r=10 kilometrów. Wartość straty propagacji jest związana z otaczającym środowiskiem elektromagnetycznym. W obszarach miejskich występuje wiele wysokich budynków, a strata propagacji jest duża. Na podmiejskich obszarach wiejskich zabudowa jest niska i rzadka, a strata propagacji jest niewielka. Dlatego nawet jeśli ustawienia systemu komunikacyjnego są dokładnie takie same, efektywny zasięg będzie różny ze względu na różnice w środowisku użytkowania.
Dlatego przy wyborze anten dookólnych, kierunkowych oraz anten o dużym lub małym zysku należy wziąć pod uwagę zastosowanie anten stacji bazowych o różnych typach i specyfikacjach, zgodnie z konkretnymi warunkami sieci komunikacji mobilnej i środowiskiem aplikacji.
Aby dowiedzieć się więcej o antenach, odwiedź stronę:
Czas publikacji: 25 lipca 2025 r.
