La distància de comunicació que pot assolir un sistema de comunicació sense fil està determinada per diversos factors, com ara els diversos dispositius que formen el sistema i l'entorn de comunicació. La relació entre ells es pot expressar mitjançant la següent equació de distància de comunicació.
Si la potència de transmissió del dispositiu transmissor del sistema de comunicació és PT, el guany de l'antena de transmissió és GT i la longitud d'ona de funcionament és λ. La sensibilitat del receptor del dispositiu receptor és PR, el guany de l'antena receptora és GR i la distància entre les antenes receptora i transmissora és R, dins de la distància visual i en un entorn sense interferències electromagnètiques, existeix la següent relació:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) A la fórmula, Lc és la pèrdua d'inserció de l'alimentador de l'antena transmissora de l'estació base; L0 és la pèrdua d'ona de ràdio durant la propagació.
En dissenyar el sistema, s'ha de deixar un marge suficient per a l'últim element, la pèrdua de propagació d'ones de ràdio L0.
Generalment, es requereix un marge de 10 a 15 dB en passar per boscos i edificis civils; es requereix un marge de 30 a 35 dB en passar per edificis de formigó armat.
Per a les bandes de freqüència de 800MH, 900ZMHz CDMA i GSM, generalment es creu que el nivell llindar de recepció dels telèfons mòbils és d'uns -104dBm, i el senyal rebut real hauria de ser com a mínim 10dB superior per garantir la relació senyal-soroll requerida. De fet, per mantenir una bona comunicació, la potència rebuda sovint es calcula com a -70 dBm. Suposem que l'estació base té els paràmetres següents:
La potència de transmissió és PT = 20 W = 43 dBm; la potència de recepció és PR = -70 dBm;
La pèrdua de l'alimentador és de 2,4 dB (aproximadament 60 m d'alimentador)
Guany de l'antena receptora de telèfons mòbils GR = 1,5 dBi;
Longitud d'ona de treball λ = 33,333 cm (equivalent a la freqüència f0 = 900 MHz);
L'equació de comunicació anterior esdevindrà:
43dBm-(-70dBm) + GT(dBi) + 1,5dBi = 32dB + 20logr(m) dB + 2,4dB + pèrdua de propagació L0
114,5 dB + GT(dBi) -34,4 dB = 20 logr(m) + pèrdua de propagació L0
80,1 dB + GT(dBi) = 20 logr(m) + pèrdua de propagació L0
Quan el valor del costat esquerre de la fórmula anterior és més gran que el valor del costat dret, és a dir:
GT(dBi) > 20logr(m)-80.1dB + pèrdua de propagació L0. Quan la desigualtat es compleix, es pot considerar que el sistema pot mantenir una bona comunicació.
Si l'estació base utilitza una antena transmissora omnidireccional amb un guany de GT = 11dBi i la distància entre les antenes transmissora i receptora és R = 1000 m, l'equació de comunicació esdevé 11dB > 60 - 80,1 dB + pèrdua de propagació L0, és a dir, quan la pèrdua de propagació L0 < 31,1 dB, es pot mantenir una bona comunicació dins d'una distància d'1 km.
En les mateixes condicions de pèrdua de propagació que les anteriors, si el guany de l'antena transmissora GT = 17dBi, és a dir, un augment de 6dBi, la distància de comunicació es pot duplicar, és a dir, r = 2 quilòmetres. Altres es poden deduir de la mateixa manera. Tanmateix, cal tenir en compte que l'antena de l'estació base amb un guany GT de 17dBi només pot tenir una cobertura de feix en forma de ventall amb una amplada de feix de 30°, 65° o 90°, etc., i no pot mantenir una cobertura omnidireccional.
A més, si el guany de l'antena transmissora GT = 11dBi es manté sense canvis en el càlcul anterior, però l'entorn de propagació canvia, la pèrdua de propagació L0 = 31,1 dB - 20 dB = 11,1 dB, la pèrdua de propagació reduïda de 20 dB multiplicarà per deu la distància de comunicació, és a dir, r = 10 quilòmetres. El terme de pèrdua de propagació està relacionat amb l'entorn electromagnètic circumdant. A les zones urbanes, hi ha molts edificis alts i la pèrdua de propagació és gran. A les zones rurals suburbanes, les masies són baixes i escasses, i la pèrdua de propagació és petita. Per tant, fins i tot si la configuració del sistema de comunicació és exactament la mateixa, l'abast de cobertura efectiu serà diferent a causa de la diferència en l'entorn d'ús.
Per tant, a l'hora d'escollir antenes omnidireccionals, direccionals i antenes d'alt o baix guany, cal considerar l'ús d'antenes d'estació base de diferents tipus i especificacions segons les condicions específiques de la xarxa de comunicació mòbil i l'entorn de l'aplicació.
Per a més informació sobre les antenes, visiteu:
Data de publicació: 25 de juliol de 2025
