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淺談無線傳輸距離是如何計(jì)算的？
無線傳輸（Wireless transmission）是指利用無線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N方式。無線傳輸和有線傳輸是對(duì)應(yīng)的。隨著無線技術(shù)的日益發(fā)展，無線傳輸技術(shù)應(yīng)用越來越被各行各業(yè)所接受。無線圖像傳輸作為一個(gè)特殊使用方式也逐漸被廣大用戶看好。
無線傳輸距離計(jì)算公式
Pr= Pt- Ct+ Gt- FL+ Gr- Cr；
Pr：接收端靈敏度，單位是dBm；
Pt：發(fā)送端功率，單位是dBm；
Cr：接收端接頭和電纜損耗，單位是dB；
Ct：發(fā)送端接頭和電纜損耗，單位是dB；
Gr：接收端天線增益，單位是dB；
Gt：發(fā)送端天線增益，單位是dB；
FL：自由空間損耗，單位是dB。
FL=20 lg R +20 lg f + 92.44；
R是兩點(diǎn)之間的距離，單位是km；
f是頻率，單位是GHz。
自由空間通信距離方程：
設(shè)發(fā)射功率為PT，發(fā)射天線增益為GT，工作頻率為f ，接收功率為PR，接收天線增益為GR，收、發(fā)天線間距離為R，那么電波在無環(huán)境干擾時(shí)，傳播途中的電波損耗 L0 有以下表達(dá)式：
L0（dB）=10lg（PT/PR）
=32.45+20lgf（MHz）+20lgR（km）-GT（dB）-GR（dB）。
舉例：設(shè)：PT=10W=40dBmw，GR=GT=7dBi，f1910MHz，問：R=500m時(shí)，PR是多少？
解答：
（1）L0=32.45+20lg1910+20lg0.5-GR-GT=32.45+65.62-6-7-7=78.07dB；
（2）由L0（dB）=10lg（PT/PR）計(jì)算出PR=0.156uW。
順便指出，1.9GHz電波在穿透一層磚墻時(shí)，大約損失10~15dB。
無線傳輸距離估算
無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸距離或覆蓋范圍受多種因素的影響，除了信號(hào)源的發(fā)射功率、天線的增益、接 收設(shè)備的靈敏度、頻率、自由空間衰減、噪聲干擾外，還有現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，例如建筑物、樹木和墻壁的遮擋，人體、氣候等對(duì)電磁波的衰減，純粹自由空間的傳輸環(huán)境在實(shí)際應(yīng)用中是不存在的。
由于無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的工程，必須在實(shí)施前進(jìn)行設(shè)計(jì)和預(yù)算，必須事前對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸距離或覆蓋范圍進(jìn)行估算，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)部署規(guī)模有一個(gè)估計(jì)，下面的表格就是對(duì)一個(gè)“基站”的覆蓋能力進(jìn)行估算的辦法。
第一步：計(jì)算無線通信系統(tǒng)上下行總增益。
第二步：計(jì)算最大視距傳輸距離。計(jì)算公式為：
最大視距傳輸距離（m）＝10（系統(tǒng)總增益－40）/30
第三步：估算現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際覆蓋距離。
例如：傳輸距離估算
| 總增益（dBm） | 最大距離（m） | 實(shí)際距離（m） |
|---|---|---|
| 91 | 50 | 43 |
| 100 | 100 | 80 |
| 109 | 200 | 149 |
| 121 | 500 | 342 |
| 125 | 700 | 463 |
| 130 | 1000 | 639 |
| 139 | 2000 | 1194 |
| 148 | 4000 | 2233 |
| 153 | 6000 | 3220 |
| 160 | 10000 | 5106 |
| 169 | 20000 | 9548 |
| 181 | 50000 | 21838 |
通過上述三個(gè)步驟可以對(duì)每個(gè)基站所覆蓋的范圍有一個(gè)初步的估計(jì)，進(jìn)一步估算出所要覆蓋區(qū)域的基站數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。
無線通信距離的計(jì)算
這里給出自由空間傳播時(shí)的無線通信距離的計(jì)算方法：所謂自由空間傳播系指天線周圍為無限大真空時(shí)的電波傳播，它是理想傳播條件。電波在自由空間傳播時(shí)，其能量既不會(huì)被障礙物所吸收，也不會(huì)產(chǎn)生反射或散射。
通信距離與發(fā)射功率、接收靈敏度和工作頻率有關(guān)。
下面的公式說明在自由空間下電波傳播的損耗：
Los 是傳播損耗，單位為dB；
D是距離，單位是Km；
F是工作頻率，單位是MHz。
式中Lfs為傳輸損耗，D為傳輸距離，頻率的單位以MHz計(jì)算。
由上式可見，自由空間中電波傳播損耗（亦稱衰減）只與工作頻率f和傳播距離D有關(guān)，當(dāng)F或D增大一倍時(shí)，﹝Lfs﹞將分別增加6dB。
下面舉例說明一個(gè)工作頻率為433.92MHz，發(fā)射功率為＋10dBm（10mW），接收靈敏度為-105dBm的系統(tǒng)在自由空間的傳播距離：
1、 由發(fā)射功率 10dBm，接收靈敏度為-105dBm，Los = 115dB
2、由Los、F計(jì)算得出：D =31km。
這是理想狀況下的傳輸距離，實(shí)際的應(yīng)用中是會(huì)低于該值，這是因?yàn)闊o線通信要受到各種外界因素的影響，如大氣、阻擋物、多徑等造成的損耗，將上述損耗的參考值計(jì)入上式中，即可計(jì)算出近似通信距離。
假定大氣、遮擋等造成的損耗為25dB，可以計(jì)算得出通信距離為：D =1.7km。
無線傳輸距離和發(fā)射功率以及頻率的關(guān)系：
換算關(guān)系：
應(yīng)用舉例：無線通信距離的計(jì)算
這里給出自由空間傳播時(shí)的無線通信距離的計(jì)算方法：所謂自由空間傳播系指天線周圍為無限大真空時(shí)的電波傳播，它是理想傳播條件。電波在自由空間傳播時(shí)，其能量既不會(huì)被障礙物所吸收，也不會(huì)產(chǎn)生反射或散射。
通信距離與發(fā)射功率、接收靈敏度和工作頻率有關(guān)。
由上式可見，自由空間中電波傳播損耗（亦稱衰減）只與工作頻率f和傳播距離d有關(guān)，當(dāng)f或d增大一倍時(shí)，［Lfs］將分別增加6dB。
下面的公式說明在自由空間下電波傳播的損耗：
Los 是傳播損耗，單位為dB，一般車內(nèi)損耗為8-10dB，饋線損耗8dB；
d是距離，單位是Km；
f是工作頻率，單位是MHz。
例：如果某路徑的傳播損耗是50dB，發(fā)射機(jī)的功率是10dB，那末接收機(jī)的接收信號(hào)電平是-40dB。
下面舉例說明一個(gè)工作頻率為433.92MHz，發(fā)射功率為＋10dBm（10mW），接收靈敏度為-105dBm的系統(tǒng)在自由空間的傳播距離：
這是理想狀況下的傳輸距離，實(shí)際的應(yīng)用中是會(huì)低于該值，這是因?yàn)闊o線通信要受到各種外界因素的影響，如大氣、阻擋物、多徑等造成的損耗，將上述損耗的參考值計(jì)入上式中，即可計(jì)算出近似通信距離。
假定大氣、遮擋等造成的損耗為25dB，可以計(jì)算得出通信距離為：d =1.7km。
結(jié)論：無線傳輸損耗每增加6dB， 傳送距離減小一倍。
來源：雨飛工作室
審核編輯：湯梓紅
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論