De communicatieafstand die een draadloos communicatiesysteem kan bereiken, wordt bepaald door verschillende factoren, zoals de verschillende apparaten waaruit het systeem bestaat en de communicatieomgeving. De relatie hiertussen kan worden uitgedrukt met de volgende vergelijking voor communicatieafstand.
Als het zendvermogen van het zendapparaat van het communicatiesysteem PT is, de versterking van de transmissieantenne GT is en de werkgolflengte λ is. De gevoeligheid van de ontvanger van het ontvangende apparaat PR is, de versterking van de ontvangstantenne GR is en de afstand tussen de ontvangst- en zendantennes R is, geldt binnen de visuele afstand en in een omgeving zonder elektromagnetische interferentie de volgende relatie:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+L0(dB) In de formule is Lc het feeder-insertieverlies van de zendantenne van het basisstation; L0 is het radiogolfverlies tijdens de voortplanting.
Bij het ontwerpen van het systeem moet er voldoende marge worden gelaten voor het laatste item, het radiogolfvoortplantingsverlies L0.
Over het algemeen is een marge van 10 tot 15 dB vereist bij passages door bossen en civiele gebouwen; een marge van 30 tot 35 dB is vereist bij passages door gewapend betonnen gebouwen.
Voor de 800MH-, 900ZMHz-CDMA- en GSM-frequentiebanden wordt algemeen aangenomen dat de ontvangstdrempel van mobiele telefoons ongeveer -104 dBm bedraagt en dat het daadwerkelijk ontvangen signaal minstens 10 dB hoger moet zijn om de vereiste signaal-ruisverhouding te garanderen. Om een goede communicatie te behouden, wordt het ontvangen vermogen vaak berekend op -70 dBm. Veronderstel dat het basisstation de volgende parameters heeft:
Het zendvermogen is PT = 20W = 43dBm; het ontvangstvermogen is PR = -70dBm;
Het feederverlies bedraagt 2,4 dB (ongeveer 60 m feeder)
Ontvangstantenneversterking mobiele telefoon GR = 1,5 dBi;
Werkende golflengte λ = 33,333 cm (equivalent aan frequentie f0 = 900 MHz);
De bovenstaande communicatievergelijking wordt:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1.5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2.4dB + voortplantingsverlies L0
114,5 dB + GT(dBi) -34,4 dB = 20 logr(m) + voortplantingsverlies L0
80,1 dB + GT(dBi) = 20 logr(m) + voortplantingsverlies L0
Wanneer de waarde aan de linkerkant van de bovenstaande formule groter is dan de waarde aan de rechterkant, geldt het volgende:
GT(dBi) > 20 logr(m) - 80,1 dB + voortplantingsverlies L0. Wanneer de ongelijkheid geldt, kan worden aangenomen dat het systeem een goede communicatie kan handhaven.
Als het basisstation gebruikmaakt van een omnidirectionele zendantenne met een versterking van GT=11dBi en de afstand tussen de zend- en ontvangstantennes R=1000m bedraagt, wordt de communicatievergelijking verder 11dB>60-80,1dB+voortplantingsverlies L0, dat wil zeggen dat wanneer het voortplantingsverlies L0<31,1dB is, een goede communicatie kan worden gehandhaafd binnen een afstand van 1 km.
Onder dezelfde propagatieverliescondities als hierboven, kan de communicatieafstand worden verdubbeld, d.w.z. r = 2 kilometer, indien de versterking van de zendantenne GT = 17 dBi is, d.w.z. een toename van 6 dBi. Andere waarden kunnen op dezelfde manier worden afgeleid. Er dient echter te worden opgemerkt dat de basisstationantenne met een versterking van GT van 17 dBi alleen een waaiervormige bundeldekking kan hebben met een bundelbreedte van 30°, 65° of 90°, enz., en geen omnidirectionele dekking kan handhaven.
Bovendien, als de versterking van de zendantenne GT=11dBi ongewijzigd blijft in de bovenstaande berekening, maar de propagatieomgeving verandert, met een propagatieverlies L0=31,1dB - 20dB=11,1dB, dan zal het verminderde propagatieverlies van 20dB de communicatieafstand vertienvoudigen, dat wil zeggen r=10 kilometer. De term propagatieverlies is gerelateerd aan de omringende elektromagnetische omgeving. In stedelijke gebieden zijn er veel hoogbouw en is het propagatieverlies groot. In voorstedelijke landelijke gebieden zijn de boerderijen laag en schaars, en is het propagatieverlies klein. Daarom zal, zelfs als de instellingen van het communicatiesysteem exact hetzelfde zijn, het effectieve dekkingsbereik verschillen vanwege de verschillen in de gebruiksomgeving.
Daarom is het bij de keuze van omnidirectionele, directionele antennes en antennevormen met hoge of lage versterking noodzakelijk om rekening te houden met het gebruik van basisstationantennes van verschillende typen en specificaties, afhankelijk van de specifieke omstandigheden van het mobiele communicatienetwerk en de toepassingsomgeving.
Voor meer informatie over antennes kunt u terecht op:
Plaatsingstijd: 25-07-2025
