Τι είναι η απώλεια διαδρομής ραδιοφωνικού σήματος

Η απώλεια διαδρομής ραδιοφωνικού σήματος είναι ένα ιδιαίτερα σημαντικό στοιχείο στο σχεδιασμό οποιουδήποτε συστήματος ραδιοεπικοινωνιών ή ασύρματου συστήματος. Η απώλεια διαδρομής ραδιοφωνικού σήματος θα καθορίσει πολλά στοιχεία του συστήματος ραδιοεπικοινωνιών, ιδιαίτερα την ισχύ του πομπού και τις κεραίες, ιδιαίτερα το κέρδος, το ύψος και τη γενική τους θέση. Η απώλεια διαδρομής ραδιοφώνου θα επηρεάσει επίσης άλλα στοιχεία, όπως την απαιτούμενη ευαισθησία του δέκτη, τη μορφή μετάδοσης που χρησιμοποιείται και αρκετούς άλλους παράγοντες.

Ως αποτέλεσμα, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τους λόγους για την απώλεια ραδιοφωνικής διαδρομής και να μπορούμε να προσδιορίσουμε τα επίπεδα απώλειας σήματος για μια ραδιοφωνική διαδρομή.

Η απώλεια διαδρομής σήματος μπορεί συχνά να προσδιοριστεί μαθηματικά και αυτοί οι υπολογισμοί συχνά γίνονται κατά την προετοιμασία δραστηριοτήτων κάλυψης ή σχεδιασμού συστήματος. Αυτά εξαρτώνται από τη γνώση των ιδιοτήτων διάδοσης του σήματος.

Αντίστοιχα, οι υπολογισμοί απώλειας διαδρομής χρησιμοποιούνται σε πολλά ραδιοφωνικά και ασύρματα εργαλεία έρευνας για τον προσδιορισμό της ισχύος του σήματος σε διάφορες θέσεις. Αυτά τα εργαλεία ασύρματης έρευνας χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για να βοηθήσουν στον προσδιορισμό της ισχύος του ραδιοφωνικού σήματος, πριν από την εγκατάσταση του εξοπλισμού. Για τους φορείς εκμετάλλευσης κινητής τηλεφωνίας, οι έρευνες ραδιοκάλυψης είναι σημαντικές επειδή η επένδυση σε έναν σταθμό βάσης μακροκυψέλης είναι υψηλή. Επίσης, τα εργαλεία ασύρματης έρευνας παρέχουν μια πολύ πολύτιμη υπηρεσία για εφαρμογές όπως η εγκατάσταση συστημάτων ασύρματου LAN σε μεγάλα γραφεία και άλλα κέντρα, επειδή επιτρέπουν την επίλυση προβλημάτων πριν από την εγκατάσταση, επιτρέποντας τη σημαντική μείωση του κόστους. Ως εκ τούτου, δίνεται αυξανόμενη σημασία στα εργαλεία και το λογισμικό ασύρματης έρευνας.

Βασικά στοιχεία απώλειας διαδρομής σήματος

Η απώλεια διαδρομής σήματος είναι ουσιαστικά η μείωση της πυκνότητας ισχύος ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος ή σήματος καθώς διαδίδεται στο περιβάλλον στο οποίο ταξιδεύει.

Υπάρχουν πολλοί λόγοι για την απώλεια διαδρομής ραδιοφώνου που μπορεί να συμβεί:

• Ελεύθερη απώλεια χώρου: Η απώλεια ελεύθερου χώρου συμβαίνει καθώς το σήμα ταξιδεύει στο διάστημα χωρίς άλλα εφέ που εξασθενούν το σήμα και θα εξακολουθήσει να μειώνεται καθώς εξαπλώνεται. Αυτό μπορεί να θεωρηθεί ως το σήμα ραδιοεπικοινωνιών που εξαπλώνεται ως μια συνεχώς αυξανόμενη σφαίρα. Καθώς το σήμα πρέπει να καλύψει μια ευρύτερη περιοχή, η διατήρηση της ενέργειας μας λέει ότι η ενέργεια σε οποιαδήποτε δεδομένη περιοχή θα μειωθεί καθώς η καλυπτόμενη περιοχή γίνεται μεγαλύτερη.
• Απώλειες απορρόφησης: Απώλειες απορρόφησης προκύπτουν εάν το ραδιοσήμα περάσει σε ένα μέσο που δεν είναι εντελώς διαφανές για τα ραδιοσήματα. Αυτό μπορεί να παρομοιαστεί με ένα φωτεινό σήμα που περνά μέσα από διαφανές γυαλί.
• Περίθλαση: Απώλειες περίθλασης συμβαίνουν όταν ένα αντικείμενο εμφανίζεται στη διαδρομή. Το σήμα μπορεί να περιθλά γύρω από το αντικείμενο, αλλά συμβαίνουν απώλειες. Η απώλεια είναι μεγαλύτερη όσο πιο στρογγυλεμένο είναι το αντικείμενο. Τα ραδιοφωνικά σήματα τείνουν να διαθλούν καλύτερα γύρω από αιχμηρές άκρες.
• Πολλαπλών διαδρομών: Σε ένα πραγματικό επίγειο περιβάλλον, τα σήματα θα αντανακλώνται και θα φτάσουν στον δέκτη μέσω μιας σειράς διαφορετικών μονοπατιών. Αυτά τα σήματα μπορούν να προσθέτουν ή να αφαιρούν το ένα από το άλλο ανάλογα με τις σχετικές φάσεις των σημάτων. Εάν ο δέκτης μετακινηθεί, το σενάριο θα αλλάξει και το συνολικό λαμβανόμενο σήμα θα βρεθεί να ποικίλλει ανάλογα με τη θέση. Οι δέκτες κινητής τηλεφωνίας (π.χ. κινητά τηλέφωνα τηλεπικοινωνιών) θα υπόκεινται σε αυτό το φαινόμενο που είναι γνωστό ως εξασθένιση Rayleigh.
• Έδαφος: Το έδαφος στο οποίο ταξιδεύουν τα σήματα θα έχει σημαντική επίδραση στο σήμα. Προφανώς οι λόφοι που εμποδίζουν το μονοπάτι θα μειώσουν σημαντικά το σήμα, καθιστώντας συχνά αδύνατη τη λήψη. Επιπλέον στις χαμηλές συχνότητες η σύνθεση της γης θα έχει αξιοσημείωτο αποτέλεσμα. Για παράδειγμα, στη ζώνη Long Wave, διαπιστώθηκε ότι τα σήματα ταξιδεύουν καλύτερα σε πιο αγώγιμα εδάφη, π.χ. σε θαλάσσια μονοπάτια ή σε περιοχές που είναι ελώδεις ή υγρές. Το ξηρό αμμώδες έδαφος προσφέρει υψηλότερα επίπεδα εξασθένησης.
• Κτίρια και βλάστηση: Για κινητές εφαρμογές, τα κτίρια και άλλα εμπόδια, συμπεριλαμβανομένης της βλάστησης, έχουν σημαντική επίδραση. Τα κτίρια όχι μόνο θα αντανακλούν ραδιοφωνικά σήματα, αλλά θα τα απορροφούν επίσης. Οι κυψελοειδείς επικοινωνίες συχνά επηρεάζονται σημαντικά μέσα στα κτίρια. Τα δέντρα και το φύλλωμα μπορούν να εξασθενίσουν τα ραδιοφωνικά σήματα, ιδιαίτερα όταν είναι υγρά.
• Ατμόσφαιρα: Η ατμόσφαιρα μπορεί να επηρεάσει τις διαδρομές ραδιοφωνικού σήματος. Σε χαμηλότερες συχνότητες, ειδικά κάτω από 30 - 50 MHz, η ιονόσφαιρα έχει σημαντική επίδραση, αντανακλώντας (ή πιο σωστά διαθλώντας) πίσω στη Γη. Σε συχνότητες πάνω από 50 MHz και περισσότερες, η τροπόσφαιρα έχει μια σημαντική επίδραση, διαθλώντας τα σήματα πίσω στη γη ως αποτέλεσμα της αλλαγής του δείκτη διάθλασης. Για εκπομπή UHF, αυτό μπορεί να επεκτείνει την κάλυψη περίπου στο ένα τρίτο πέρα ​​από τον ορίζοντα.

Αυτοί οι λόγοι αντιπροσωπεύουν μερικά από τα κύρια στοιχεία που προκαλούν απώλεια διαδρομής σήματος για οποιοδήποτε ραδιοσύστημα.

Πρόβλεψη απώλειας διαδρομής

Ένας από τους βασικούς λόγους για την κατανόηση των διαφόρων στοιχείων που επηρεάζουν την απώλεια διαδρομής ραδιοφωνικού σήματος είναι η δυνατότητα πρόβλεψης της απώλειας για μια δεδομένη διαδρομή ή η πρόβλεψη της κάλυψης που μπορεί να επιτευχθεί για έναν συγκεκριμένο σταθμό βάσης, σταθμό εκπομπής κ.λπ.

Αν και η πρόβλεψη ή η αξιολόγηση μπορεί να είναι αρκετά ακριβής για τα σενάρια ελεύθερου χώρου, για τις επίγειες εφαρμογές της πραγματικής ζωής δεν είναι εύκολο καθώς υπάρχουν πολλοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη και δεν είναι πάντα δυνατό να αποκτηθούν ακριβείς εκτιμήσεις των επιπτώσεων που θα έχουν.

Παρόλα αυτά, υπάρχουν εργαλεία ασύρματης έρευνας και προγράμματα λογισμικού πρόβλεψης ραδιοκάλυψης που είναι διαθέσιμα για την πρόβλεψη απώλειας διαδρομής ραδιοφώνου και την εκτίμηση της κάλυψης. Για να γίνει αυτό χρησιμοποιείται μια ποικιλία μεθόδων.

Η απώλεια διαδρομής ελεύθερου χώρου ποικίλλει σε ισχύ ως νόμος αντίστροφου τετραγώνου, δηλαδή 1/(εύρος)^2 ή 20 dB ανά δεκαετία αύξηση του εύρους. Αυτός ο υπολογισμός είναι πολύ απλός στην εφαρμογή, αλλά οι πραγματικοί επίγειοι υπολογισμοί της απώλειας διαδρομής σήματος εμπλέκονται πολύ περισσότερο.

Οι περισσότερες προβλέψεις απώλειας διαδρομής γίνονται χρησιμοποιώντας τεχνικές που περιγράφονται παρακάτω:

• Στατιστικές μέθοδοι: Οι στατιστικές μέθοδοι πρόβλεψης απώλειας διαδρομής σήματος βασίζονται σε μετρημένες και μέσες απώλειες για τυπικούς τύπους ραδιοζεύξεων. Αυτοί οι αριθμοί εισάγονται στο μοντέλο πρόβλεψης το οποίο είναι σε θέση να υπολογίσει τα στοιχεία με βάση τα δεδομένα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια ποικιλία μοντέλων ανάλογα με την εφαρμογή. Αυτός ο τύπος προσέγγισης χρησιμοποιείται συνήθως για τον προγραμματισμό κυψελοειδών δικτύων, για την εκτίμηση της κάλυψης των συνδέσεων PMR (Private Mobile Radio) και για τον προγραμματισμό κάλυψης εκπομπής.
• Ντετερμινιστική προσέγγιση: Αυτή η προσέγγιση στην πρόβλεψη απώλειας διαδρομής ραδιοφωνικού σήματος και κάλυψης χρησιμοποιεί τους βασικούς φυσικούς νόμους ως βάση για τους υπολογισμούς. Αυτές οι μέθοδοι πρέπει να λαμβάνουν υπόψη όλα τα στοιχεία σε μια δεδομένη περιοχή και παρόλο που τείνουν να δίνουν πιο ακριβή αποτελέσματα, απαιτούν πολλά πρόσθετα δεδομένα και υπολογιστική ισχύ. Λόγω της πολυπλοκότητάς τους, τείνουν να χρησιμοποιούνται για συνδέσεις μικρής εμβέλειας όπου η ποσότητα των απαιτούμενων δεδομένων είναι εντός αποδεκτών ορίων.

Αυτά τα εργαλεία ασύρματης έρευνας και τα πακέτα λογισμικού ραδιοκάλυψης αυξάνονται στις δυνατότητές τους. Ωστόσο, εξακολουθεί να είναι απαραίτητο να έχουμε καλή κατανόηση της ραδιοδιάδοσης, ώστε να μπορούν να εισαχθούν οι σωστές αριθμοί και τα αποτελέσματα να ερμηνεύονται ικανοποιητικά.

Η απώλεια διαδρομής ραδιοφωνικού σήματος μπορεί να προκληθεί από πολλούς παράγοντες. Μόνο στο σενάριο ελεύθερου χώρου ο υπολογισμός είναι απλός. Σε ένα επίγειο περιβάλλον υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την πραγματική απώλεια διαδρομής ραδιοσυχνοτήτων. Όταν σχεδιάζετε οποιοδήποτε ραδιόφωνο ή ασύρματο σύστημα, είναι απαραίτητο να έχετε μια ευρεία κατανόηση των στοιχείων που προκαλούν την απώλεια διαδρομής και με αυτόν τον τρόπο να σχεδιάσετε το σύστημα ανάλογα.

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων