La distancia de comunicación que puede alcanzar un sistema de comunicación inalámbrica depende de diversos factores, como los dispositivos que lo componen y el entorno de comunicación. La relación entre ellos se puede expresar mediante la siguiente ecuación de distancia de comunicación.
Si la potencia de transmisión del dispositivo transmisor del sistema de comunicación es PT, la ganancia de la antena de transmisión es GT y la longitud de onda de operación es λ. La sensibilidad del receptor del dispositivo receptor es PR, la ganancia de la antena receptora es GR y la distancia entre las antenas receptora y transmisora es R, dentro de la distancia visual y en un entorno sin interferencias electromagnéticas, se cumple la siguiente relación:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) En la fórmula, Lc es la pérdida de inserción del alimentador de la antena transmisora de la estación base; L0 es la pérdida de ondas de radio durante la propagación.
Al diseñar el sistema, se debe dejar un margen suficiente para el último elemento, la pérdida de propagación de ondas de radio L0.
Generalmente se requiere un margen de 10 a 15 dB al pasar por bosques y edificios civiles; un margen de 30 a 35 dB al pasar por edificios de hormigón armado.
Para las bandas de frecuencia CDMA y GSM de 800 MH y 900 MHz, se considera generalmente que el umbral de recepción de los teléfonos móviles es de aproximadamente -104 dBm, y la señal recibida real debe ser al menos 10 dB superior para garantizar la relación señal-ruido requerida. De hecho, para mantener una buena comunicación, la potencia recibida suele calcularse en -70 dBm. Supongamos que la estación base tiene los siguientes parámetros:
La potencia de transmisión es PT = 20W = 43dBm; la potencia de recepción es PR = -70dBm;
La pérdida del alimentador es de 2,4 dB (alimentador de aproximadamente 60 m).
Ganancia de antena receptora de teléfono móvil GR = 1,5 dBi;
Longitud de onda de trabajo λ = 33,333cm (equivalente a la frecuencia f0 = 900MHz);
La ecuación de comunicación anterior se convertirá en:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1,5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2,4dB + pérdida de propagación L0
114,5 dB+ GT(dBi) -34,4 dB = 20 logr(m)+ pérdida de propagación L0
80,1 dB + GT(dBi) = 20 logr(m) + pérdida de propagación L0
Cuando el valor del lado izquierdo de la fórmula anterior es mayor que el valor del lado derecho, es decir:
GT(dBi) > 20 logr(m) - 80,1 dB + pérdida de propagación L0. Si se cumple la desigualdad, se puede considerar que el sistema mantiene una buena comunicación.
Si la estación base utiliza una antena de transmisión omnidireccional con una ganancia de GT=11dBi y la distancia entre las antenas de transmisión y recepción es R=1000m, la ecuación de comunicación se convierte en 11dB>60-80,1dB+pérdida de propagación L0, es decir, cuando la pérdida de propagación L0<31,1dB, se puede mantener una buena comunicación dentro de una distancia de 1 km.
En las mismas condiciones de pérdida de propagación mencionadas anteriormente, si la ganancia de la antena transmisora GT = 17 dBi (un aumento de 6 dBi), la distancia de comunicación puede duplicarse, es decir, r = 2 kilómetros. Se pueden deducir otros valores de la misma manera. Sin embargo, cabe destacar que la antena de la estación base con una ganancia GT de 17 dBi solo puede tener una cobertura de haz en abanico con un ancho de haz de 30°, 65° o 90°, etc., y no puede mantener una cobertura omnidireccional.
Además, si la ganancia de la antena transmisora GT = 11 dBi permanece sin cambios en el cálculo anterior, pero el entorno de propagación cambia, la pérdida de propagación L0 = 31,1 dB - 20 dB = 11,1 dB, entonces la pérdida de propagación reducida de 20 dB aumentará la distancia de comunicación diez veces, es decir, r = 10 kilómetros. El término de pérdida de propagación está relacionado con el entorno electromagnético circundante. En las zonas urbanas, hay muchos edificios altos y la pérdida de propagación es grande. En las zonas rurales suburbanas, las casas rurales son bajas y dispersas, y la pérdida de propagación es pequeña. Por lo tanto, incluso si la configuración del sistema de comunicación es exactamente la misma, el alcance de cobertura efectiva será diferente debido a la diferencia en el entorno de uso.
Por lo tanto, al elegir antenas omnidireccionales, direccionales y de alta o baja ganancia, es necesario considerar el uso de antenas de estación base de diferentes tipos y especificaciones según las condiciones específicas de la red de comunicación móvil y el entorno de aplicación.
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Hora de publicación: 25 de julio de 2025
