A vezeték nélküli kommunikációs rendszer által elérhető kommunikációs távolságot számos tényező határozza meg, például a rendszert alkotó különféle eszközök és a kommunikációs környezet. A köztük lévő kapcsolatot a következő kommunikációs távolságegyenlet fejezheti ki.
Ha a kommunikációs rendszer adóeszközének adóteljesítménye PT, az adóantenna-erősítés GT, az üzemi hullámhossz pedig λ. A vevőeszköz vevőjének érzékenysége PR, a vevőantenna-erősítés GR, a vevő- és adóantenna közötti távolság pedig R, akkor a vizuális távolságon belül és elektromágneses interferencia mentes környezetben a következő összefüggés áll fenn:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) A képletben Lc a bázisállomás adóantennájának betáplálási vesztesége; L0 a rádióhullám-veszteség a terjedés során.
A rendszer tervezésekor elegendő tartalékot kell hagyni az utolsó tételre, az L0 rádióhullám-terjedési veszteségre.
Általában 10-15 dB tartalék szükséges erdőn és lakóépületeken való áthaladáskor; 30-35 dB tartalék vasbeton épületeken való áthaladáskor.
A 800MHz, 900ZMHz CDMA és GSM frekvenciasávok esetében általánosan úgy tartják, hogy a mobiltelefonok vételi küszöbértéke körülbelül -104 dBm, és a ténylegesen vett jelnek legalább 10 dB-lel magasabbnak kell lennie a kívánt jel-zaj arány biztosítása érdekében. Valójában a jó kommunikáció fenntartása érdekében a vételi teljesítményt gyakran -70 dBm-nek számítják. Tegyük fel, hogy a bázisállomás a következő paraméterekkel rendelkezik:
Az adóteljesítmény PT = 20W = 43dBm; a vételi teljesítmény PR = -70dBm;
A betáplálási veszteség 2,4 dB (kb. 60 m-es betáplálás)
Mobiltelefon vételi antennájának nyeresége GR = 1,5 dBi;
Működési hullámhossz λ = 33,333 cm (egyenértékű az f0 = 900 MHz frekvenciával);
A fenti kommunikációs egyenlet a következőképpen alakul:
43dBm-(-70dBm) + GT(dBi) + 1,5dBi = 32dB + 20logr(m) dB + 2,4dB + terjedési veszteség L0
114,5 dB + GT(dBi) -34,4 dB = 20 logr(m) + terjedési veszteség L0
80,1 dB + GT(dBi) = 20 logr(m) + terjedési veszteség L0
Amikor a fenti képlet bal oldalán lévő érték nagyobb, mint a jobb oldalon lévő érték, azaz:
GT(dBi) > 20logr(m) - 80,1 dB + terjedési veszteség L0. Amikor az egyenlőtlenség fennáll, úgy tekinthető, hogy a rendszer jó kommunikációt tud fenntartani.
Ha a bázisállomás egy GT=11dBi nyereségű, mindenirányú adóantennát használ, és az adó- és vevőantenna közötti távolság R=1000 m, akkor a kommunikációs egyenlet tovább válik: 11dB>60-80,1dB+terjedési veszteség L0, azaz ha a terjedési veszteség L0<31,1dB, akkor jó kommunikáció tartható fenn 1 km-es távolságon belül.
Ugyanazon terjedési veszteségi feltételek mellett, ha az adóantenna GT erősítése = 17 dBi, azaz 6 dBi-vel növekszik, a kommunikációs távolság megduplázódhat, azaz r = 2 kilométer. Más értékek ugyanígy levezethetők. Meg kell azonban jegyezni, hogy egy 17 dBi GT erősítésű bázisállomás-antenna csak legyező alakú nyaláblefedést tud biztosítani 30°, 65° vagy 90° stb. nyalábszélességgel, és nem tud mindenirányú lefedettséget fenntartani.
Továbbá, ha a fenti számítás során az adóantenna erősítése GT=11dBi változatlan marad, de a terjedési környezet változik, a terjedési veszteség L0=31,1dB-20dB=11,1dB, akkor a csökkent 20dB-es terjedési veszteség tízszeresére növeli a kommunikációs távolságot, azaz r=10 kilométerre. A terjedési veszteség a környező elektromágneses környezettel van összefüggésben. Városi területeken sok a toronyház, és a terjedési veszteség nagy. Külvárosi vidéki területeken a tanyaházak alacsonyak és ritkák, és a terjedési veszteség kicsi. Ezért, még ha a kommunikációs rendszer beállításai pontosan megegyeznek is, a tényleges lefedettségi tartomány eltérő lesz a felhasználási környezet eltérősége miatt.
Ezért az omnidirekcionális, irányított antennák, valamint a nagy vagy kis nyereségű antennaformák kiválasztásakor figyelembe kell venni a különböző típusú és specifikációjú bázisállomás-antennák használatát a mobilkommunikációs hálózat és az alkalmazási környezet sajátos körülményei szerint.
Az antennákról bővebben itt olvashat:
Közzététel ideje: 2025. július 25.
