PoveÄanje dometa veze s bespilotnom letjelicom (BLA) i dalje je aktualna tema. Ovaj Älanak razmatra metode za poboljÅ”anje ovog parametra. Älanak je napisan za programere i operatore BLA-a i predstavlja nastavak ciklusa Älanaka o vezi s BLA-om (poÄetak ciklusa vidi u .
Å to utjeÄe na domet veze
Domet veze ovisi o koriÅ”tenom modem, antenama, antennim kabelima, uvjetima Å”irenja radio valova, vanjskim smetnjama i nekim drugim razlozima. Da bismo odredili stupanj utjecaja pojedinog parametra na domet veze, razmotrit Äemo jednadžbu dometa
(1)

gdje
ā traženi domet veze [metri];
ā brzina svjetlosti u vakuumu [m/s];
ā frekvencija [Hz];
ā snaga odaÅ”iljaÄa modema [dBm];
ā pojaÄanje antene odaÅ”iljaÄa [dBi];
ā gubici u kabelu od modema do antene odaÅ”iljaÄa [dB];
ā pojaÄanje antene prijemnika [dBi];
ā gubici u kabelu od modema do antene prijemnika [dB];
ā osjetljivost prijemnika modema [dBm];
ā faktor slabljenja koji uzima u obzir dodatne gubitke uzrokovane utjecajem povrÅ”ine Zemlje, vegetacije, atmosfere i drugih Äimbenika [dB].
Iz jednadžbe se vidi da domet ovisi o:
- koriŔtenom modemu;
- frekvenciji radio kanala;
- primijenjenim antenama;
- gubicima u kablovima;
- utjecaju na Ŕirenje radio valova povrŔine Zemlje, vegetaciji, atmosferi, zgradama itd.
Dalje, parametri koji utjeÄu na domet razmatraju se posebno.
KoriŔteni modem
Domet veze ovisi samo o dva parametra modema: snazi odaÅ”iljaÄa
i osjetljivosti prijemnika
, toÄnije o njihovoj razlici ā energetskom budžetu modema
(2)

Kako bismo poveÄali domet veze, potrebno je odabrati modem s veÄom vrijednoÅ”Äu
. PoveÄati
može se, s druge strane, postiÄi poveÄanjem
ili smanjenjem
. Prioritet treba dati potrazi za modemima s visokom osjetljivoÅ”Äu (
Å”to je moguÄe niže), a ne poveÄanju snage odaÅ”iljaÄa
. Ovo pitanje je detaljno razraÄeno u prvom Älanku .
Uz materijale valja imati na umu da pojedini proizvoÄaÄi, na primjer, Microhard , neki ureÄaji u svojim specifikacijama ne navode prosjeÄnu, veÄ vrÅ”nu snagu predajnika, koja je nekoliko puta veÄa od prosjeÄne i koja se ne može koristiti za izraÄunavanje dometa, jer bi to dovelo do znaÄajnog prekoraÄenja stvarne vrijednosti izraÄunatog dometa. Takvi ureÄaji su, na primjer, popularni modul pDDL2450 [,]. Ova Äinjenica proizlazi iz rezultata testiranja ovog ureÄaja, provedenog radi dobivanja FCC certifikata (vidi str. 58). Rezultate testiranja bežiÄnih ureÄaja koji imaju FCC certifikate možete pogledati na web stranici FCC ID , unosom odgovarajuÄeg FCC ID-a u pretraživaÄ, koji bi trebao biti na naljepnici s oznakom tipa ureÄaja. FCC identifikator modula pDDL2450 je sljedeÄi: NS916pDDL2450.
Frekvencija radio kanala
Iz jednadžbe dometa jednostavno slijedi da Ŕto je manja radna frekvencija
, veÄi je domet veze
. No, neÄemo donositi ishitrene zakljuÄke. Naime, ostali parametri koji ulaze u jednadžbu takoÄer ovise o frekvenciji. Na primjer, koeficijenti pojaÄanja antena
i
ovise o frekvenciji u sluÄaju kada su maksimalne dimenzije antena fiksirane, Å”to je upravo ono Å”to se u praksi dogaÄa. Koeficijent pojaÄanja antene
, izražen u bezdimenzionalnim jedinicama (puta), može se izraziti putem fiziÄke povrÅ”ine antene
na sljedeÄi naÄin
(3)

gdje
ā uÄinkovitost otvora antene, tj. omjer uÄinkovite povrÅ”ine antene prema fiziÄkoj (ovisi o konstrukciji antene) .
Od odmah je vidljivo da pri fiksnoj povrÅ”ini antene koeficijent pojaÄanja raste proporcionalno kvadratu frekvencije. Umetnimo u , prethodno prepisujuÄi koristeÄi bezdimenzionalne jedinice za koeficijente pojaÄanja antena
,
, gubitke u kabelima
,
i faktor slabljenja
, kao i koristeÄi Wate za
i
umjesto dBm. Tada
(4)

gdje je koeficijent
konstanta pri fiksnim dimenzijama antene. Tako, u ovoj situaciji, domet veze je izravno proporcionalan frekvenciji, tj. Å”to je veÄa frekvencija, to je veÄi domet. ZakljuÄak. Za fiksne dimenzije antena, poveÄanje frekvencije radio veze dovodi do poveÄanja dometa komunikacije zahvaljujuÄi poboljÅ”anju usmjerenih svojstava antena. MeÄutim, treba imati na umu da s porastom frekvencije takoÄer raste i slabljenje radio valova u atmosferi, uzrokovano plinovima, kiÅ”om, tuÄom, snijegom, maglom i oblacima. . Naime, s poveÄanjem duljine trase, slabljenje u atmosferi takoÄer se poveÄava. Iz tog razloga, za svaku duljinu trase i prosjeÄne vremenske uvjete na njoj postoji odreÄena maksimalna vrijednost nosive frekvencije, ograniÄena prihvatljivom razinom slabljenja signala u atmosferi. Ostavimo konaÄnu odluku o utjecaju frekvencije radio kanala na domet komunikacije za dio gdje Äe se razmatrati utjecaj povrÅ”ine Zemlje i atmosfere na proÅ”irenje radio valova.
Antene
Domet veze odreÄuje se parametrima antene kao Å”to je koeficijent pojaÄanja
(gain u engleskoj terminologiji), mjeren u dBi. Koeficijent pojaÄanja je važan kompozitni parametar, jer uzima u obzir: (1) sposobnost antene da usmjeri energiju odaÅ”iljaÄa prema prijamniku u usporedbi s izotropnim izvorom zraÄenja (isotropic, odatle indeks i u dBi); (2) gubitke u samoj anteni [,]. Za poveÄanje dometa veze treba odabrati antene s maksimalnom moguÄom vrijednoÅ”Äu koeficijenta pojaÄanja od onih koje odgovaraju masrim i dimenzijskim parametrima i moguÄnostima sustava usmjeravanja. Sposobnost antene da usmjeri energiju ne dolazi besplatno, veÄ samo poveÄanjem dimenzija (aperture) antene. Na primjer, Å”to je veÄa prijamna antena, to Äe moÄi prikupiti energiju s veÄe povrÅ”ine za ulaz prijamnika, a Å”to je veÄa energija ā to je jaÄi primani signal, tj. domet veze se poveÄava. Tako, prvo treba odrediti maksimalne dimenzije antena koje su prikladne za rjeÅ”avanje zadatka i ograniÄiti podruÄje pretraživanja tim parametrom, a zatim tražiti konkretan model antene, orijentirajuÄi se na maksimalni koeficijent pojaÄanja. Drugi važan parametar antene za praksu je Å”irina dijagrama usmjerenosti (DN) (beamwidth) [,], mjeren u kutnim stupnjevima. OpÄenito, Å”irina Dn definira se kao kut izmeÄu dva prostorna smjera iz srediÅ”ta antene na kojima se pojaÄanje antene smanjuje za 3 dB od maksimuma za tu antenu. Å irina Dn po azimutu i kutu mjesta može znaÄajno varirati. Ovaj parametar usko je povezan s dimenzijama antene prema pravilu: veÄe dimenzije - manja Å”irina Dn. Neposredno u jednadžbu dometa ovaj parametar ne ulazi, ali on odreÄuje zahtjeve za sustav usmjeravanja antene prijemne stanice (PS) na BLA, s obzirom na to da se na PS obiÄno koriste jako usmjerene antene, barem u sluÄajevima kada je maksimizacija dometa veze s BLA prioritet. Naime, dok sustav praÄenja PS osigurava kutnu toÄnost usmjeravanja antene na BLA, jednaku polovici Å”irine Dn ili manje, razina primljenog/emitujuÄeg signala neÄe pasti ispod 3 dB od maksimuma. Polovina Å”irine Dn odabrane antene ni pod kojim uvjetima ne smije biti manja od kutne pogreÅ”ke sustava usmjeravanja antene PS po azimutu ili kutu mjesta.
Kabeli
Za maksimizaciju dometa veze potrebno je koristiti kabele s Å”to manjim pogonskim attuacijama (cable attenuation ili cable loss) na radnoj frekvenciji radijske linije PS ā BLA. Pogonska atenuacija u kablu definira se kao omjer signala na izlazu segmenta kabela duljine 1 m (u metriÄkom sustavu) prema signalu na ulazu segmenta kabela, izraženom u dB. Gubitci u kabelima
, koji ulaze u jednadžbu dometa , odreÄuju se množenjem pogonske atenuacije s dužinom kabela. Dakle, za postizanje maksimalno moguÄeg dometa veze treba koristiti kabele s minimalnom moguÄom pogonskom atenuacijom i minimizirati duljinu tih kabela. Na PS modemni blokovi trebaju biti postavljeni izravno na teleskopu blizu antena. U kuÄiÅ”tu BLA modem treba biti smjeÅ”ten Å”to bliže antenama. Odvojeno je potrebno kontrolirati impedancu odabranog kabela. Ovaj parametar mjeri se u Ohmima i obiÄno iznosi 50 ili 75 Ohm. Impedanca kabela, antennog konektora modema i konektora na samoj anteni trebaju biti jednake.
Utjecaj povrŔine Zemlje
U ovom dijelu razmatramo Å”irenje radio valova iznad ravnice ili pomorske povrÅ”ine. Ova situacija Äesto se susreÄe u praksi koriÅ”tenja UAV-a. PraÄenje plinovoda, elektroenergetskih vodova, poljoprivrednih usjeva, mnoge vojne i specijalne operacije - sve to dobro se opisuje ovom modelu. Ljudsko iskustvo nam pokazuje da je komunikacija izmeÄu objekata moguÄa samo ako se nalaze unutar podruÄja izravne optiÄke vidljivosti jedni drugima; u suprotnom, komunikacija nije moguÄa. MeÄutim, radio valovi ne pripadaju optiÄkom spektru, stoga su stvari malo drugaÄije. U tom smislu, programerima i operaterima UAV-a korisno je zapamtiti sljedeÄe dvije Äinjenice.
1. Komunikacija u radio spektru moguÄa je i bez izravne vidljivosti izmeÄu Nadzorne Stanice (NS) i UAV-a.
2. Utjecaj podloge na komunikaciju s UAV-om osjeÄat Äe se Äak i kada nema objekata na optiÄkoj liniji NS-UAV.
Za razumijevanje specifiÄnosti Å”irenja radio valova u blizini povrÅ”ine Zemlje korisno je upoznati se s konceptom suÅ”tinskog podruÄja Å”irenja radio valova. . U odsutnosti bilo kakvih objekata u suÅ”tinskoj zoni Å”irenja radio valova, izraÄun daljine može se izvoditi prema formulama za slobodan prostor, tj.
u može se smatrati jednakim 0. Ako u suÅ”tinskoj zoni postoji objekata, ne bi se trebalo ponaÅ”ati na taj naÄin. Na slici 1 tocak A prikazan je toÄkovni izvor postavljen na visini
iznad povrÅ”ine Zemlje, koji emitira elektromagnetsku energiju u svim smjerovima s istom intenzitetom. Na toÄki B, na visini
se nalazi prijemnik za mjerenje intenziteta polja. U ovom modelu suÅ”tinsko podruÄje Å”irenja radio valova predstavlja elipsoidu s fokusima u toÄkama A i B.

Slika 1. SuÅ”tinsko podruÄje Å”irenja radio valova
Polumjer elipsoida u njegovom "najdebljem" dijelu odreÄuje se izrazom
(5)

Od vidljivo je da
ovisi o frekvenciji
obrnuto proporcionalno, Ŕto je manja
, to je "deblji" elipsoid (
na slici 1). Osim toga, "debljina" elipsoida poveÄava se s porastom udaljenosti izmeÄu objekata komunikacije. Za radio valove
može imati priliÄno znaÄajne dimenzije, tako pri
10 km,
2.45 GHz dobit Äemo
50Ć·60 m.
Sada razmotrimo neprozirni objekt, prikazan sivoj trokutom na slici 1. On Äe utjecati na Å”irenje radio valova s frekvencijom
, jer se nalazi u bitnoj zoni Å”irenja, i praktiÄki neÄe utjecati na Å”irenje radio valova s frekvencijom
. Za radio valove optiÄkog opsega (svjetlo) veliÄina
je mala, stoga utjecaj povrÅ”ine Zemlje na Å”irenje svjetla u praksi nije osjetan. S obzirom na to da povrÅ”ina Zemlje predstavlja kuglu, nije teÅ”ko razumjeti da Äe s poveÄanjem udaljenosti
, podstila povrÅ”ina sve viÅ”e ulaziti u bitnu zonu Å”irenja, blokirajuÄi na taj naÄin dolazak energije iz toÄke A u toÄku B ā kraj priÄe, veza s UAV-om se prekida. SliÄni objekti na ruti, poput neravnina terena, zgrada, Å”uma itd., takoÄer Äe utjecati na vezu.
Sada razmotrimo sliku 2 na kojoj neprozirni objekt potpuno prekriva bitnu zonu Ŕirenja radio valne frekvencije
, Äime se onemoguÄava veza na ovoj frekvenciji. U isto vrijeme veza na frekvenciji
je joÅ” uvijek moguÄa jer dio energije 'preskoÄi' iznad neprozirnog objekta. Å to je frekvencija niža, to se radio val može dalje Å”iriti iza optiÄkog horizonta, održavajuÄi stabilnu vezu s UAV-om.

Slika 2. Preklapanje bitnog podruÄja Å”irenja radio valova
Stepen utjecaja povrÅ”ine Zemlje na vezu takoÄer ovisi o visini antena
i
. Å to je veÄa visina antena, to su udaljenosti izmeÄu toÄaka A i B veÄe, bez dopuÅ”tanja da objekti ili podstila povrÅ”ina uÄu u bitnu zonu.
Kako se objekt ili podstila povrÅ”ina uvlaÄe u bitnu zonu, intenzitet polja u toÄki B Äe oscilirati , tj. polje Äe biti povremeno jaÄe, a povremeno slabije od srednje jaÄine. To se dogaÄa zbog refleksije energije s objekta. Reflektirana energija može se zbrajati u toÄki B s osnovnom energijom u fazi ā tada dolazi do poveÄanja jaÄine polja, ili u protivfaznom stanju ā tada dolazi do smanjenja jaÄine polja (i to priliÄno znaÄajnog). Važno je imati na umu ovaj efekt za razumijevanje specifiÄnosti veze s UAV-om. Gubitak veze s UAV-om na odreÄenoj udaljenosti može biti uzrokovan lokalnim smanjenjem jaÄine polja uslijed oscilacija, tj. ako se preleti joÅ” neka udaljenost, veza se može obnoviti. KonaÄni gubitak veze nastavit Äe se tek nakon potpunog zatvaranja znaÄajne zone objektima ili podloga. U nastavku Äe biti predložene metode borbe protiv posljedica oscilacija jaÄine polja.
Formule za izraÄunavanje faktora slabljenja
prilikom Å”irenja radiovalova iznad ravne povrÅ”ine Zemlje priliÄno su složene, posebno za udaljenosti
, koje premaÅ”uju domet optiÄke horizonte . Stoga Äe se u daljnjem razmatranju problema pribjeÄi matematiÄkom modeliranju pomoÄu skupa raÄunalnih programa autora. Razmotrit Äemo tipiÄan zadatak prijenosa videa s broda UAV-a na NS pomoÄu modema 3D Link tvrtke Geoscan. Ulazni podaci su sljedeÄi.
1. Visina postavljanja antene NS: 5 m.
2. Visina leta UAV-a: 1000 m.
3. Frekvencija radioveze: 2.45 GHz.
4. Koeficijent pojaÄanja antene NS: 17 dB.
5. Koeficijent pojaÄanja antene UAV-a: 3 dB.
6. Snaga predajnika: +25 dBm (300 mW).
7. Brzina u video kanalu: 4 Mbps.
8. Osjetljivost prijemnika u video kanalu: ā100.4 dBm (za pojas frekvencija koji zauzima signal 12 MHz).
9. Podloga: suha tla.
10. Polarizacija: vertikalna.
Udaljenost izravne optiÄke vidljivosti za ove ulazne podatke iznosit Äe 128.8 km. Rezultati izraÄuna u obliku snage signala na ulazu prijemnika modema u dBm prikazani su na slici 3.

Slika 3. Snaga signala na ulazu prijemnika modema 3D Link
Plava krivulja na slici 3 predstavlja snagu signala na ulazu prijemnika NS, dok crvena ravna linija oznaÄava osjetljivost tog prijemnika. Na osi X je prikazana udaljenost u km, a na osi Y ā snaga u dBm. Na onim udaljenostima gdje plava krivulja leži iznad crvene ravne linije moguÄ je prijem videa s bespilotne letjelice, dok u protivnom neÄe biti veze. Iz grafika se može vidjeti da Äe zbog oscilacija gubitak veze nastati u rasponu udaljenosti od 35.5ā35.9 km, a zatim u rasponu od 55.3ā58.6 km. Pritom, konaÄni prekid veze dogodit Äe se znatno dalje ā nakon 110.8 km leta.
Kao Å”to je veÄ spomenuto, prekidi u intenzitetu polja nastaju zbog suprotne faze u mjestu gdje je antena NS, zajedno s direktnim i reflektiranim signalom od povrÅ”ine Zemlje. Da bi se izbjegao gubitak veze na NS zbog ovih prekida, potrebno je ispuniti 2 uvjeta.
1. Koristiti na NS modem s najmanje dva prijemna kanala (RX diversity), na primjer 3D Link. .
2. Postaviti prijemne antene na masti NS na razliÄitim visinama.
Raspored visina prijemnih antena treba biti takav da prekidi u intenzitetu polja na mjestu jedne antene budu kompenzirani razinama iznad osjetljivosti prijemnika na mjestu druge antene. Na slici 4 prikazan je rezultat ovog pristupa za sluÄaj kada je jedna antena NS postavljena na visini od 5 m (plava puna krivulja), a druga na visini od 4 m (plava isprekidana krivulja).

Slika 4. Snaga signala na ulazima dva prijemnika modema 3D Link s antena postavljenih na razliÄitim visinama.
Sa slike 4 jasno se vidi plodnost ove metode. Doista, tijekom cijelog leta BLA, sve do udaljenosti od 110.8 km, snaga na ulazu barem jednog prijemnika NS prelazi razinu osjetljivosti, Å”to znaÄi da video s letjelice neÄe biti prekinut tijekom cijelog leta.
Predložena metoda, meÄutim, pomaže poboljÅ”ati pouzdanost iskljuÄivo radijske veze BLAāNS, jer moguÄnost postavljanja antena na razliÄitim visinama postoji samo na NS. Osigurati razmak izmeÄu antena od 1 m na BLA ne Äini se moguÄim. Za poboljÅ”anje pouzdanosti radijske veze NSāBLA mogu se koristiti sljedeÄi pristupi.
1. Usmjeriti signal prijenosa NS na onu antenu koja prima jaÄi signal s BLA.
2. Koristiti prostorno-vremenske kodove, na primjer kod Alamoutija .
3. Koristiti tehnologiju upravljanja DNN antenom (beamforming) s moguÄnoÅ”Äu upravljanja snagom signala koja se Å”alje svakoj od antena.
Prvi naÄin je blizu optimalnog za zadatak komunikacije s BLA. On je jednostavan i cijela energija predajnika se usmjerava u pravom smjeru ā prema optimalno smjeÅ”tenoj anteni. Na primjer, na udaljenosti od 50 km (vidi sl. 4) signal predajnika se Å”alje anteni koja je objeÅ”ena na 5 metara, a na udaljenosti od 60 km ā anteni koja je objeÅ”ena na 4 metra. Ovaj naÄin se koristi u 3D Link modemima. . Drugi naÄin ne koristi apriorne podatke o stanju komunikacijskog kanala BLAāNS (razine primanih signala na izlazima antena), stoga dijeli energiju predajnika ravnomjerno izmeÄu dvije antene, Å”to neizbježno dovodi do gubitaka energije, buduÄi da se jedna od antena može nalaziti u podruÄju sa slabim poljem intenziteta. TreÄi naÄin po kvaliteti veze ekvivalentan je prvom, ali je mnogo složeniji za implementaciju.
Dalje Äemo razmotriti pitanje utjecaja frekvencije radio valova na domet veze s BLA, uzimajuÄi u obzir utjecaj podloge. Ranije je pokazano da poveÄanje frekvencije donosi prednost, jer uz fiksne dimenzije antena vodi do poveÄanja dometa veze. MeÄutim, pitanje o ovisnosti
o frekvenciji nije razmatrano. Iz to slijedi da je odnos koeficijenata pojaÄanja antena, koji su jednake po povrÅ”ini i projektirane za rad na frekvencijama
i
, jednak
(6)

Za
2450 MHz;
915 MHz dobijamo
7.2 (8.5 dB). Otprilike tako se i dogaÄa u praksi. Usporedimo, na primjer, parametre sljedeÄih antena proizvoÄaÄa Wireless Instruments:
- WiBOX PA 0809-8V [13] (frekvencija: 0.83ā0.96 GHz; Å”irina snopa: 70°/70°; dobitak: 8 dBi);
- WiBOX PA 24-15 [14] (frekvencija: 2.3ā2.5 GHz; Å”irina snopa: 30°/30°; dobitak: 15 dBi).
Podaci o antenama su lako usporedivi, jer su napravljene u istim kuÄiÅ”tima veliÄine 27x27 cm, Å”to znaÄi da imaju istu povrÅ”inu. Primijetimo da se pojaÄanje antena razlikuje za 15ā8=7 dB, Å”to je blizu proraÄunate vrijednosti od 8.5 dB. Iz karakteristika antena takoÄer je vidljivo da je Å”irina upravljaÄke karakteristike antene na opsegu od 2.3ā2.5 GHz (30°/30°) viÅ”e od dva puta uža nego Å”irina upravljaÄke karakteristike antene na opsegu od 0.83ā0.96 GHz (70°/70°), tj. pojaÄanje antena pri istim dimenzijama zapravo raste zahvaljujuÄi poboljÅ”anim usmjerenim svojstvima. UzimajuÄi u obzir da se u liniji za komunikaciju koriste 2 antene, omjer
iznosit Äe 2ā8.5=17 dB. Tako Äe, pri istim dimenzijama antena, energetski budžet radijske linije na frekvenciji
2450 MHz biti veÄi za 17 dB nego budžet linije na frekvenciji
915 MHz. U proraÄunu takoÄer uzimamo u obzir Äinjenicu da se na dronovima obiÄno koriste Å”uplje antene za koje dimenzije nisu toliko kritiÄne kao kod razmatranih panelnih antena. Stoga uzimamo koeficijente pojaÄanja antene drona za frekvencije
i
jednake. Odnosno, razlika u energetskim budžetima linija iznosit Äe 8.5 dB, a ne 17 dB. Rezultati proraÄuna, izvedeni za ove ulazne podatke i visinu ovjesa antene od 5 m, prikazani su na slici 5.

Slika 5. Snaga signala na ulazu prijemnika za radijske linije koje rade na frekvencijama 915 i 2450 MHz
Iz slike 5 oÄigledno je da se domet komunikacije poveÄava s radnom frekvencijom i istom povrÅ”inom antene, s 96.3 km za radijsku liniju na frekvenciji 915 MHz do 110.8 km za liniju na frekvenciji 2450 MHz. MeÄutim, linija na frekvenciji 915 MHz ima manju frekvenciju oscilacija. Manje oscilacija ā manji padovi intenziteta polja, tj. manja vjerojatnost prekida veze s dronom na cijeloj udaljenosti leta. MoguÄe je da upravo ta Äinjenica objaÅ”njava popularnost subgigahercnog opsega radio valova za komandno-telemeteriÄne komunikacijske linije s dronom kao najpouzdanijeg. U isto vrijeme, prilikom izvrÅ”enja prethodno opisanog skupa mjera za zaÅ”titu od oscilacija intenziteta polja, radijske linije gigahercnog opsega osiguravaju veÄi domet veze zahvaljujuÄi poboljÅ”anim usmjerenim svojstvima antena.
Iz razmatranja sl. 5 takoÄer se može zakljuÄiti da u zoni sjene (poslije oznake 128,8 km) smanjenje radne frekvencije veze ima smisla. Naime, u toÄki otprilike ā120 dBm krivulje snage za frekvencije
i
se sijeku. Odnosno, pri koriÅ”tenju prijemnika s osjetljivoÅ”Äu boljom od ā120 dBm, radioveza na frekvenciji 915 MHz omoguÄit Äe veÄu udaljenost veze. U tom sluÄaju, meÄutim, potrebno je uzeti u obzir potrebnu propusnost veze, jer Äe za tako visoku osjetljivost informacijska brzina biti vrlo mala. Na primjer, modem 3D Link iako osigurava osjetljivost do ā122 dBm, agregatna (u oba smjera) brzina prijenosa informacija iznosit Äe 23 kbit/s, Å”to je, u naÄelu, dovoljno za KTRL vezu s BLA, ali oÄito nedovoljno za prijenos video sadržaja s broda. Tako, subgigahercka podruÄja stvarno imaju male prednosti u odnosu na gigahercka podruÄja za KTRL, ali oÄito gube u karakteristikama pri organizaciji video veza.
Pri odabiru frekvencije radioveze treba takoÄer uzeti u obzir gubitak signala pri Å”irenju u Zemljinoj atmosferi. Za veze NSāBLA gubitak u atmosferi uzrokovan je plinovima, kiÅ”om, gradom, snijegom, maglom i oblacima . Za radne frekvencije radioveza ispod 6 GHz gubitkom u plinovima može se zanemariti . NajjaÄi gubitak se promatra za vrijeme kiÅ”e, osobito visoke intenzivnosti (pljuskova). U tablici 1 prikazani su podaci o pojevnome slabljenju [dB/km] u kiÅ”ama razliÄite intenzivnosti za frekvencije od 3-6 GHz.
Tablica 1. Pojevno slabljenje radiovalova [dB/km] u kiÅ”ama razliÄite intenzivnosti u odnosu na frekvenciju
Frekvencija [GHz]
3 mm/sat (slaba)
12 mm/sat (umjerena)
30 mm/sat (snažna)
70 mm/sat (pljusak)
3.00
0.3ā10ā3
1.4ā10ā3
3.6ā10ā3
8.7ā10ā3
4.00
0.3ā10ā2
1.4ā10ā2
3.7ā10ā2
9.1ā10ā2
5.00
0.8ā10ā2
3.7ā10ā2
10.6ā10ā2
28ā10ā2
6.00
1.4ā10ā2
7.1ā10ā2
21ā10ā2
57ā10ā2
Iz tablice 1 proizlazi da, primjerice, na frekvenciji od 3 GHz, slabljenje u kiÅ”i iznosi oko 0.0087 dB/km, Å”to na udaljenosti od 100 km dovodi do ukupnog slabljenja od 0.87 dB. PoveÄanjem radne frekvencije radiolink-a, slabljenje u kiÅ”i znaÄajno raste. Za frekvenciju od 4 GHz, slabljenje u kiÅ”i na istoj udaljenosti iznosi veÄ 9.1 dB, a na frekvencijama od 5 i 6 GHz ā 28 i 57 dB respektivno. Pri tome, meÄutim, pretpostavlja se da kiÅ”a s odreÄenom intenzitetom traje duž cijelog razdvijanja, Å”to rijetko biva u praksi. Ipak, prilikom koriÅ”tenja BLA u podruÄjima gdje su Äeste visoke kiÅ”e, preporuÄuje se odabrati radnu frekvenciju radiolink-a ispod 3 GHz.
Literatura
1. Smorodinov A.A. Habr. 2019.
2. Kalinin A.I., Äerenkova E.L. Å irenje radiovalova i rad radiolinkova. Veze. Moskva. 1971.
3.
4.
5.
6.
7.
8. C.A. Balanis. Teorija antena. Analiza i dizajn. Äetvrto izdanje. John Wiley & Sons. 2016.
9. Älanak na Wikipediji.
10. Älanak na Wikipediji.
11.
12. S.M. Alamouti. "Jednostavna tehnika raznolikosti prijenosa za bežiÄne komunikacije". IEEE Äasopis o odabranim podruÄjima u komunikacijama. 16 (8): 1451ā1458.
13.
14.
Izvor: habr.com
