ระยะทางการสื่อสารที่ระบบสื่อสารไร้สายสามารถทำได้นั้นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น อุปกรณ์ต่างๆ ที่ประกอบกันเป็นระบบและสภาพแวดล้อมการสื่อสาร ความสัมพันธ์ระหว่างอุปกรณ์เหล่านี้สามารถแสดงได้ด้วยสมการระยะทางการสื่อสารต่อไปนี้
หากกำลังส่งของอุปกรณ์ส่งสัญญาณของระบบสื่อสารคือ PT ค่าเกนของเสาอากาศส่งสัญญาณคือ GT และความยาวคลื่นใช้งานคือ λ ความไวของตัวรับสัญญาณของอุปกรณ์รับสัญญาณคือ PR ค่าเกนของเสาอากาศรับสัญญาณคือ GR และระยะห่างระหว่างเสาอากาศรับสัญญาณและเสาอากาศส่งสัญญาณคือ R ภายในระยะการมองเห็นและในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า ความสัมพันธ์ต่อไปนี้มีอยู่:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) ในสูตร Lc คือการสูญเสียการแทรกฟีดเดอร์ของเสาอากาศส่งสัญญาณของสถานีฐาน L0 คือการสูญเสียคลื่นวิทยุในระหว่างการแพร่กระจาย
เมื่อออกแบบระบบ ควรเหลือระยะขอบที่เพียงพอสำหรับรายการสุดท้าย ซึ่งก็คือการสูญเสียการแพร่กระจายคลื่นวิทยุ L0
โดยทั่วไป จำเป็นต้องมีระยะขอบ 10 ถึง 15 เดซิเบลเมื่อผ่านป่าและอาคารสาธารณะ และจำเป็นต้องมีระยะขอบ 30 ถึง 35 เดซิเบลเมื่อผ่านอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก
สำหรับย่านความถี่ 800MH, 900ZMHz CDMA และ GSM โดยทั่วไปแล้วเชื่อว่าระดับเกณฑ์การรับสัญญาณของโทรศัพท์มือถืออยู่ที่ประมาณ -104dBm และสัญญาณที่รับได้จริงควรสูงกว่าอย่างน้อย 10dB เพื่อให้ได้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนตามที่ต้องการ อันที่จริง เพื่อรักษาประสิทธิภาพการสื่อสารที่ดี กำลังรับมักจะคำนวณเป็น -70 dBm สมมติว่าสถานีฐานมีพารามิเตอร์ต่อไปนี้:
กำลังส่งคือ PT = 20W = 43dBm; กำลังรับคือ PR = -70dBm
การสูญเสียฟีดเดอร์คือ 2.4dB (ฟีดเดอร์ประมาณ 60 เมตร)
อัตราขยายเสาอากาศรับสัญญาณโทรศัพท์มือถือ GR = 1.5dBi;
ความยาวคลื่นทำงาน λ = 33.333ซม. (เทียบเท่ากับความถี่ f0 = 900MHz);
สมการการสื่อสารข้างต้นจะกลายเป็น:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1.5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2.4dB + การสูญเสียการแพร่กระจาย L0
114.5dB+ GT(dBi) -34.4dB = 20logr(m)+ การสูญเสียการแพร่กระจาย L0
80.1dB+ GT(dBi) = 20logr(m)+ การสูญเสียการแพร่กระจาย L0
เมื่อค่าทางด้านซ้ายของสูตรข้างต้นมากกว่าค่าทางด้านขวา นั่นคือ:
GT(dBi) > 20logr(m) -80.1dB+การสูญเสียสัญญาณ L0 เมื่อค่าความไม่เท่าเทียมกันนี้คงที่ ถือว่าระบบสามารถรักษาการสื่อสารที่ดีได้
หากสถานีฐานใช้เสาอากาศส่งสัญญาณรอบทิศทางที่มีค่าขยาย GT=11dBi และระยะห่างระหว่างเสาอากาศส่งและรับสัญญาณคือ R=1000 ม. สมการการสื่อสารจะกลายเป็น 11dB>60-80.1dB+การสูญเสียการแพร่กระจาย L0 นั่นคือ เมื่อการสูญเสียการแพร่กระจาย L0<31.1dB การสื่อสารที่ดีสามารถรักษาไว้ได้ในระยะทาง 1 กม.
ภายใต้เงื่อนไขการสูญเสียการแพร่สัญญาณเช่นเดียวกับข้างต้น หากค่าเกนของเสาอากาศส่งสัญญาณ GT = 17dBi นั่นคือ เพิ่มขึ้น 6dBi ระยะการสื่อสารอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า นั่นคือ r = 2 กิโลเมตร ส่วนค่าอื่นๆ สามารถอนุมานได้ในลักษณะเดียวกัน อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าเสาอากาศสถานีฐานที่มีค่าเกน GT 17dBi สามารถครอบคลุมลำแสงได้เฉพาะแบบพัดที่มีความกว้างของลำแสง 30°, 65° หรือ 90° เป็นต้น และไม่สามารถรักษาการครอบคลุมแบบรอบทิศทางได้
นอกจากนี้ หากค่าเกนของเสาอากาศส่งสัญญาณ GT=11dBi ไม่เปลี่ยนแปลงในการคำนวณข้างต้น แต่สภาพแวดล้อมการแพร่กระจายเปลี่ยนแปลงไป ค่าความสูญเสียจากการแพร่กระจาย L0=31.1dB-20dB=11.1dB ดังนั้นค่าความสูญเสียจากการแพร่กระจายที่ลดลง 20dB จะเพิ่มระยะการสื่อสารเป็นสิบเท่า นั่นคือ r=10 กิโลเมตร เทอมความสูญเสียจากการแพร่กระจายเกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมแม่เหล็กไฟฟ้าโดยรอบ ในเขตเมืองมีอาคารสูงจำนวนมากและค่าความสูญเสียจากการแพร่กระจายมีมาก ในเขตชานเมืองและชนบท บ้านไร่มีระดับต่ำและเบาบาง และค่าความสูญเสียจากการแพร่กระจายมีน้อย ดังนั้น แม้ว่าการตั้งค่าระบบการสื่อสารจะเหมือนกันทุกประการ แต่ระยะการครอบคลุมที่มีประสิทธิภาพจะแตกต่างกันเนื่องจากสภาพแวดล้อมการใช้งานที่แตกต่างกัน
ดังนั้น เมื่อเลือกเสาอากาศรอบทิศทาง เสาอากาศแบบมีทิศทาง และเสาอากาศแบบมีเกนสูงหรือเกนต่ำ จำเป็นต้องพิจารณาใช้เสาอากาศสถานีฐานประเภทและคุณสมบัติต่างๆ ตามเงื่อนไขเฉพาะของเครือข่ายการสื่อสารเคลื่อนที่และสภาพแวดล้อมแอปพลิเคชัน
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเสาอากาศ โปรดไปที่:
เวลาโพสต์: 25 ก.ค. 2568
