La distancia de comunicación que puede alcanzar un sistema de comunicación inalámbrica está determinada por diversos factores, como los distintos 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 transmisora 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 del alcance visual y en un entorno sin interferencias electromagnéticas, existe 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 la onda de radio durante la propagación.
Al diseñar el sistema, se debe dejar un margen suficiente para el último elemento, la pérdida de propagación de la onda de radio L0.
En general, se requiere un margen de 10 a 15 dB al pasar por zonas boscosas y edificios civiles; se requiere un margen de 30 a 35 dB al pasar por edificios de hormigón armado.
Para las bandas de frecuencia CDMA y GSM de 800 MHz y 900 MHz, generalmente se considera que el umbral de recepción de los teléfonos móviles es de aproximadamente -104 dBm, y que 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 se suele calcular 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 en el alimentador es de 2,4 dB (alimentador de aproximadamente 60 m).
Ganancia de la antena receptora del teléfono móvil GR = 1,5 dBi;
Longitud de onda de trabajo λ = 33,333 cm (equivalente a una frecuencia f0 = 900 MHz);
La ecuación de comunicación anterior se convertirá en:
43 dBm - (-70 dBm) + GT(dBi) + 1,5 dBi = 32 dB + 20 log r(m) dB + 2,4 dB + pérdida de propagación L0
114,5 dB + GT(dBi) - 34,4 dB = 20logr(m) + pérdida de propagación L0
80,1 dB + GT(dBi) = 20logr(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) > 20logr(m)-80.1dB+pérdida de propagación L0. Cuando se cumple la desigualdad, se puede considerar que el sistema puede mantener una buena comunicación.
Si la estación base utiliza una antena transmisora omnidireccional con una ganancia de GT=11dBi y la distancia entre las antenas transmisora y receptora 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.
Bajo las mismas condiciones de pérdida de propagación mencionadas anteriormente, si la ganancia de la antena transmisora GT = 17 dBi, es decir, un aumento de 6 dBi, la distancia de comunicación se puede duplicar, alcanzando r = 2 kilómetros. Los demás resultados se pueden deducir 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 forma de 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=11dBi permanece sin cambios en el cálculo anterior, pero el entorno de propagación cambia, la pérdida de propagación L0=31.1dB-20dB=11.1dB, entonces la reducción de la pérdida de propagación de 20dB 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 áreas urbanas, hay muchos edificios altos y la pérdida de propagación es grande. En áreas rurales suburbanas, las casas de campo 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 efectivo 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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Fecha de publicación: 25 de julio de 2025
