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通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系

时间:2022-04-11 14:21:35 来源: 点击:

首先,无线电波是通过空间传播的,由于地球曲率的影响,无线电台的传输距离与地形环境,尤其是天线架设高度,密切相关,理论上,通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系(图1)

其次,电台的接收场强,到输出信号信噪比,影响调制方式的选择,与信道带宽,决定传输速率。而电台的接收场强Pr,取决于相关电台的发射功率Pt、天线系统增益损耗Gt/Gr/Lt/Lr、传输损耗Lo【与距离和频率有关,Lo=32.45+20logf (MHz) +20logD (Km) 】,Pr=Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-Lo

电台天线接收信号,经由物理层波形(COFDMMIMO)/波束NSS的接收解调,信道解码,到基带信号输出。电台接收信号场强的大小RSSI,决定接收解调输出信号的信噪比SNR,输出信噪比SNR,与调制/编码方案MCS,动态自适应。

MimoMesh宽带自组网电台的波形波束NSS、编码调制方式MCS、信道带宽,和对应传输数据流的空中物理层/接口业务层的传输速率:

通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系(图2)


通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系(图3)

通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系(图4)

如有,210瓦×22×2MimoMesh宽带自组网电台,相距100公里,两边都用6dB全向天线和25米长的电缆,工作频段为1440MHz,工作于二端天线架高分别为400米和25米的开阔无遮挡地形。

1、传输距离计算

地球曲率导致的极限可视距离

通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系(图5)

如果是海上应用,无线电波在海洋空气中的传输,介电影响导致电磁波折射,可以达到更远的距离,约增加10%左右。

通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系(图6)

通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系(图7)

另外,MIMO多天线,通过分集接收,有效叠加反射信号,达到一定比例的绕射能力,实际距离提高20%-30%

2、从接收信号场强到信噪比、调制方式,和传输带宽,决定的传输速率

单天线的接收场强Pr=Pt+Gt+Gr-Lt-Lr-L0=40+6+6-19.7/100×25-19.7/100×2532.45+20lg 1440+20lg100≈ -94.3dBm

通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系(图8)


考虑到2×2MIMO场强处理增益为3-6dB,电台接收输出信号的信噪比约为12dB左右。

MimoMesh宽带自组网电台的接收场强、信噪比与调制方式:

通讯距离和传输速率与天线高度、发射功率、天线增益、工作频率及信道带宽的关系(图9)


此时,自适应调制方式为16QAM½/QPSK¾之间,如果电台的工作带宽是20MHz,那么空中物理层的传输速率为26~19.5Mbps,见表3

3、 工作频段的选择

MimoMesh宽带自组网电台是软件无线电的电台,接收机芯片支持的工作频段,可以从70MHz-60GHz定制,根据各行业应用及元器件条件,目前有UHF(450-700MHz)L Band1000-1500 MHz)、S Band2200-2500MHz)、C Band4400-6000MHz),现货可以提供。实际项目应用,专用无线通信设备的工作频段要考虑政策可用性(开放频段、专网应用及行政申请)和使用可靠性(电磁环境、外来干扰、绕射能力、穿透能力、空中损耗等)。