Komunikační vzdálenost, které může bezdrátový komunikační systém dosáhnout, je určena různými faktory, jako jsou různá zařízení, která systém tvoří, a komunikační prostředí. Vztah mezi nimi lze vyjádřit následující rovnicí pro komunikační vzdálenost.
Pokud je vysílací výkon vysílacího zařízení komunikačního systému PT, zisk vysílací antény je GT a provozní vlnová délka je λ. Citlivost přijímacího zařízení je PR, zisk přijímací antény je GR a vzdálenost mezi přijímací a vysílací anténou je R, pak v rámci vizuální vzdálenosti a v prostředí bez elektromagnetického rušení platí následující vztah:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) Ve vzorci je Lc vložný útlum napájecího zdroje vysílací antény základnové stanice; L0 je ztráta rádiových vln během šíření.
Při návrhu systému by měla být ponechána dostatečná rezerva pro poslední položku, ztrátu šířením rádiových vln L0.
Při průchodu lesem a občanskými budovami je obecně vyžadována rezerva 10 až 15 dB; při průchodu železobetonovými budovami je vyžadována rezerva 30 až 35 dB.
Pro frekvenční pásma 800 MHz, 900 Z MHz CDMA a GSM se obecně předpokládá, že prahová úroveň příjmu mobilních telefonů je přibližně -104 dBm a skutečně přijímaný signál by měl být alespoň o 10 dB vyšší, aby byl zajištěn požadovaný poměr signálu k šumu. Ve skutečnosti se pro udržení dobré komunikace přijímaný výkon často vypočítává jako -70 dBm. Předpokládejme, že základnová stanice má následující parametry:
Vysílací výkon je PT = 20 W = 43 dBm; přijímací výkon je PR = -70 dBm;
Útlum v napájecím vedení je 2,4 dB (přibližně 60 m napájecího vedení)
Zisk antény pro příjem mobilního telefonu GR = 1,5 dBi;
Pracovní vlnová délka λ = 33,333 cm (ekvivalentní frekvenci f0 = 900 MHz);
Výše uvedená komunikační rovnice bude mít tvar:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1,5dBi=32dB+ 20log(m) dB +2,4dB + ztráta šířením L0
114,5 dB + GT(dBi) -34,4 dB = 20 log(m) + ztráta šířením L0
80,1 dB + GT(dBi) = 20 log(m) + útlum šíření L0
Pokud je hodnota na levé straně výše uvedeného vzorce větší než hodnota na pravé straně, platí:
GT(dBi) > 20logr(m)-80,1dB+ztráta šíření L0. Pokud platí nerovnost, lze předpokládat, že systém dokáže udržovat dobrou komunikaci.
Pokud základnová stanice používá všesměrovou vysílací anténu se ziskem GT=11dBi a vzdálenost mezi vysílací a přijímací anténou je R=1000m, komunikační rovnice se dále stává 11dB>60-80,1dB+ztráta šíření L0, tj. když je ztráta šíření L0<31,1dB, lze udržovat dobrou komunikaci do vzdálenosti 1 km.
Za stejných podmínek šíření, jak je uvedeno výše, pokud je zisk vysílací antény GT = 17dBi, tj. zvýšení o 6dBi, lze komunikační vzdálenost zdvojnásobit, tj. r = 2 kilometry. Ostatní lze odvodit stejným způsobem. Je však třeba poznamenat, že anténa základnové stanice se ziskem GT 17dBi může mít pouze vějířovité pokrytí paprsku s šířkou paprsku 30°, 65° nebo 90° atd. a nemůže udržet všesměrové pokrytí.
Kromě toho, pokud zisk vysílací antény GT=11dBi zůstane ve výše uvedeném výpočtu nezměněn, ale změní se prostředí šíření, tj. ztráta šíření L0=31,1dB-20dB=11,1dB, pak snížená ztráta šíření o 20dB zvýší komunikační vzdálenost desetinásobně, tj. r=10 kilometrů. Pojem ztráta šíření souvisí s okolním elektromagnetickým prostředím. V městských oblastech je mnoho výškových budov a ztráta šíření je velká. V příměstských venkovských oblastech jsou usedlosti nízké a řídce zastavěné a ztráta šíření je malá. Proto i když je nastavení komunikačního systému naprosto stejné, efektivní dosah pokrytí se bude lišit v důsledku rozdílů v prostředí použití.
Proto je při výběru všesměrových, směrových antén a forem antén s vysokým nebo nízkým ziskem nutné zvážit použití antén základnových stanic různých typů a specifikací podle specifických podmínek mobilní komunikační sítě a aplikačního prostředí.
Chcete-li se dozvědět více o anténách, navštivte prosím:
Čas zveřejnění: 25. července 2025
