Razumevanje Izračuni Brezžični domet

Eden od ključnih izračunov na kakršno koli brezžično zasnovi je območje, največja razdalja med oddajnikom in sprejemnikom za normalno delovanje. Ta člen opredeljuje dejavnike, ki sodelujejo pri izračunu razpon in kaže, kako oceniti obseg, da se zagotovi zanesljivo komunikacijsko povezavo.

Zakaj Dejanski razpon ni nujno ista Uradna Območje

Ste že kdaj kupili brezžični radio vgrajeni projekt in ugotovili, da niste dosegli radijske frekvence (RF), razpon je navedeno v obrazcu? Zakaj je tako? To je verjetno posledica razlik med tem, kako dobavitelj izmerili obseg in kako jo uporabljate radio.

Dobavitelji ponavadi določi vrsto, ki jo izhajajo empirično od resničnih preizkusov ali s pomočjo izračuna. Bodisi pristop je v redu, dokler račun za vse spremenljivke. Empirična rešitev, vendar pa se lahko razkrije resničnih situacij, ki izračuni ne obravnavajo.

Preden primerjamo pristope, kaj je opredeliti nekaj izrazov za razumevanje številke proizvajalca ali ustreznih spremenljivk območju.

Moč in dBm Izračuni

RF moč se najpogosteje izražajo in merjen v decibelih z napotilom milliwatt ali dBm. Decibel je logaritmična enota, ki je razmerje med močjo sistema do neke referenco. Decibel vrednost 0 je enaka razmerju 1. Decibel-milliwatt je izhodna moč v decibelih sklicuje 1 mW.

Ker je dBm temelji na logaritemski skali, je absolutna meritev močjo. Za vsako povečanje 3 dBm je približno dvakrat obremenitvijo, in vsako povečanje 10 dBm predstavlja povečanje desetkrat na oblasti. 10 dBm (10 mW) je 10 krat močnejši kot 0 dBm (1 mW), in 20 dBm (100 mW) je 10-krat močnejši od 10 dBm.

Lahko pretvorbo med mW in dBm po naslednji formuli:

P (dBm) = 10 • log10 (P (mW))

P (mW) = 10 (P (dBm) / 10)

Na primer, moč 2.5 mW v dBm je:

dBm = 10log2.5 = 3.979

ali o 4 dBm. DBm vrednost 7 dBm v mW moči je:

P = 107 / 10 = 100.7 = 5 mW

Izguba pot

Izguba pot je zmanjšanje gostote moči, ki se pojavi kot radijskih valov širi na razdalji. Poglavitni dejavnik pri izgubi poti je zmanjšanje moči signala glede na razdaljo od radijskih valov samih. Radijski valovi sledijo obratni kvadratni zakon za gostoto moči: gostota moči je sorazmerna z obratno kvadratom razdalje. Vsakič, ko podvojiti razdaljo, boste prejeli le eno četrtino moči. To pomeni, da vsak 6-dBm povečanje izhodne moči podvoji možno razdaljo, ki je dosegljiva.

Poleg oddajne moči, še en dejavnik, ki vpliva na območje, je sprejemnik občutljivost. To je običajno izražena v -dBm. Ker sta oba izhodna moč in občutljivost sprejemnik je navedeno v dBm, lahko uporabite preprost seštevanje in odštevanje za izračun največje izgube pot, da lahko sistem prevzemanje:

Največja izguba pot = oddajna moč - občutljivost sprejemnika + dobičke - izgube

Dobički vključujejo vsi dobički, ki izhajajo iz smeri oddajanje in / ali sprejem antene. Antene dobički so običajno izražena v dBi sklicuje na izotropno anteno. Izgube vključujejo vse filtra ali kabel slabljenje ali znane okoljske pogoje. To razmerje se lahko navedena tudi kot proračun povezave, ki je obračunavanje vseh dobičkov in izgub sistema za merjenje moči signala na sprejemniku:

Prejeta moč = oddajna moč + dobički - izgube

Cilj je, da bi prejeli moč je večja od občutljivosti sprejemnika

V prostega prostora (idealno stanje), inverzna kvadratni zakon je edini dejavnik, ki vpliva na območje. V realnem svetu, pa je območje tudi lahko razgradi z drugimi dejavniki:

• Ovire, kot so stene, drevesa in hribov lahko povzroči veliko izgubo signala.

• Voda v zraku (vlažnost) lahko absorbirajo energijo RF.

• Kovinski predmeti se lahko odražajo radijskih valov, ki ustvarja nove različice signala. Ti več valovi dosežejo sprejemnik ob različnih časih in destruktivno (in včasih tudi konstruktivno) moti sami. To se imenuje Višestazni.

Fade Margin

Obstaja veliko formul za količinsko te ovire. Pri objavi številke dosega, vendar pa proizvajalci pogosto ignorirajo ovir in stanje le vidnem polju (LOS) ali idealno število dosega pot. V poštenost proizvajalcu, to je nemogoče, da bi poznali vse okolja, v katerih se lahko uporabljajo radio, tako da je mogoče izračunati posebno vrsto eno lahko doseže. Proizvajalci včasih vključuje maržo fade v svoje izračune za zagotovitev tovrstnih okoljskih pogojev. Tako je enačba za izračun razdalje postane:

Največja izguba pot = oddajna moč - občutljivost sprejemnik + dobičke - izgube - fade marža

Fade marža je dodatek sistem oblikovalec tudi na račun neznanih spremenljivk. Višja kot je fade marža bo boljša splošna kakovost povezave je. Z marža fade nastavljena na nič, proračun povezava še vedno velja, le v LOS pogojih, kar ni zelo praktično za večino modelov. Višina tona marže za vključitev v izračun odvisen od okolja, v katerem se pričakuje, da sistem uporabljajo. Fade stopnja 12 dBm je dobra, vendar boljša število bi 20 za 30 dBm.

Kot primer, prevzame oddajno moč 20 dBm, občutljivostjo sprejemnika v -100 dBm, prejeli antene za 6 dBi posreduje antene za 6 dBi in maržo bledenje za 12 dB. Izguba Cable je zanemarljiva:

Največja izguba pot = oddajna moč - občutljivost sprejemnik + dobičke - izgube - fade marža

V - največja izguba pot = 20 - (-100) + 12 - 12 = 120 dB

Ko je bilo ugotovljeno, da je največja izguba poti, lahko najdete območje od formulo:

Razdalja (km) = 10 (največja izguba pot - 32.44 - 20log (f)) / 20

kjer je f = frekvenca v MHz. Na primer, če je največja izguba pot 120 dB pri frekvenci 2.45 GHz ali 2450 MHz, bo v območju:

Razdalja (km) = 10 (120 - 32.44 - 67.78) / 20 = 9.735 km

Slika 1 prikazuje razmerje med največjo izgubo poti in območja pri frekvenci 2.45 GHz.

1. Krivulja prikazuje razmerje med proračunom povezavo ali največjo izgubo poti v dBm in ocenjenega razpona v kilometrih.

Tolmačenje empirični rezultati

Medtem ko so empirične metode zelo koristen pri določanju razpona, je pogosto težko doseči idealno LOS v realnem svetu meritev in jih je težko razumeti, kako veliko fade marža za gradnjo v sistem. Rezultati meritev lahko pomaga opredeliti vprašanja, ki presegajo razmnoževanje RF, ki lahko vplivajo na vrsto sistema, kot so razmnoževanje multipath, interference in absorpcijo RF. Toda ni vse v realnem svetu testi so enaki, tako v realnem svetu meritve je treba uporabiti predvsem za okrepitev povezave proračunske številke zgoraj izračunane.

Dejavniki, ki lahko vplivajo na obseg dosežen v empirični preizkus vključujejo antene, višina antene in motnje. Antene je ključni vir dobička v sistemu. Pogosto bodo proizvajalci potrdili radio za delo z različnimi tipi anten iz visoko-dobiček Yagi in patch antene za bolj zmerno dobiček vsesmerna antene. Pomembno je, da se zagotovi testi so bila opravljena z isto vrsto anteno, s katero se zdaj uporabljajo radio. Spreminjanje iz 6-dBm antene na 3-dBm anteno tako na oddajanje in sprejemanje strani bo povzročilo razliko 6-dBm v proračunu povezavo in zmanjšati obseg za polovico.

Antenna Višina In Fresnel Zone

višina antene je še ena skrb za empiričnih meritev. Dvig višine antene pa dve glavni stvari. Prvič, vam lahko pomaga priti nad morebitnih ovir, kot so avtomobili, ljudi, dreves in stavb. Po drugi strani pa lahko pomagajo priti do svoje prave RF Los signalni poti vsaj 60% reže v območju Fresnel.

Fresnelova cona je elipsoidni volumen med oddajnikom in sprejemnikom S območje je opredeljena z valovno dolžino signala. To je Izračunano območje, ki si prizadeva, da račun za blokade ali difrakcija radijskih valov. To se uporablja za izračun pravilnega pred signal mora imeti okoli ovir za optimalno moč signala. Splošno pravilo je, da imajo LOS pot jasno nad ovirami, ki so več kot 60% višine antene.

Ukrivljenost Zemlje lahko vpliva tudi LOS za dolge razdalje brezžičnih povezav. V tabeli je podanih nekaj primerov vpliva, kjer je Zemljina višina na sredini povezavo poti ne predstavljajo hribe ali drugih značilnosti terena in višine antene dosega signala, ki je vsaj 60% v območju Fresnel.
V številnih praktičnih okoljih, lahko vaši oddajniki delujejo z nižjo višino antene, vendar je dobra stava, da proizvajalci dajo anten na ustrezni višini. Za vaše prijave, morate prizadevati, da imajo ustrezno višino antene, da se doseže največjo izbiro. Slika 2 prikazuje, kako se razdalja pot, višina ovira in višina antene povezan s Fresnelovo cono.

2. Želena višina antene je določena z višino ovir in faktoring v 60% stopnje za nadomestitev pogoji območja Fresnel.

Končno, hrup in motnje imajo lahko negativen vpliv na dosegu brezžičnega sistema. Hrup ni mogoče nadzorovati, vendar pa bi bilo treba v območju, če je to vprašanje. V industrijski, znanstveni in medicinski (ISM) pasovih v 902 za 928 MHz (Severna Amerika) in 2.4 GHz (po vsem svetu), je pogosto mogoče pričakovati motnje, ampak predstavlja to je težko. Proizvajalci lahko opravljajo empirične teste le, če je poseg ni prisotna. Prav gotovo je verjetno, da ima vaše okolje večji poseg, kot je bila prisotna med preskušanjem proizvajalca.

Povzetek

S tako veliko spremenljivk v sistemu, kako lahko veš, ali bo območje, ki ga proizvajalec je trdil, veljajo za vaš sistem? Pogosto je nemogoče vedeti, ali so preskusi empirično ali če so bile izračunane številke območje. Kakorkoli, z analizo največje oddajne moči in občutljivost sprejemnika, lahko ustvari osnovo za primerjavo en radio na naslednjo. Z uporabo teh številk, skupaj s stopnjo set zbledi in morebitne koristi zaradi antene ali izgube zaradi RF kabli, lahko izračunamo največji proračun povezavo. Nato uporabite razdaljo enačbo zgoraj izračunati svojo ponudbo. Za različne radijske naprave, mora ta zagotoviti dobro izhodišče za primerjavo dva ali tri sisteme, ki ustrezajo vašim potrebam.

Da bi razumeli, če bo radio deloval v svoji vlogi, morate prizadevati za natančne realnem testov, ki lahko predstavljajo višini antene, multipath, motenj in ovir. Odlašanje resničnih testi za uporabo in le ob številke proizvajalca dobesedno lahko pustite sprašuje, "Kaj je moj izbor?"

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo