例 100 dBμまたは100 mV/m:一部の受信機では、ブランケット 干渉が発生する可能性があります。 60 dBμまたは1.0 mV/m:北米では、ラジオ局 の保護区域の境界としてよく用いられる値。 40 dBμまたは0.1 mV/m:ほとんどの受信機で許容できる品質で受信できる最低信号強度
平均放射電力との関係 特定の点における電界強度は 、送信アンテナに供給される電力、その形状、および放射抵抗から決定できます。自由空間 における中心給電型半波長ダイポールアンテナ の場合を考えてみましょう。この場合、全長Lは半波長(λ/2)に等しくなります。細い導体で構成されている場合、電流分布はほぼ正弦波状となり、放射電界は次のように表されます。
長さのアンテナ上の電流分布L {\displaystyle \scriptstyle {L}} 半波長に等しい(λ / 2 {\displaystyle \scriptstyle {\lambda /2}} ) E θ ( r ) = − j 私 ∘ 2 π ε 0 c r コス ( π 2 コス θ ) 罪 θ e j ( ω t − k r ) {\displaystyle E_{\theta }(r)={-jI_{\circ } \over 2\pi \varepsilon _{0}c\,r}{\cos \left(\scriptstyle {\pi \over 2}\cos \theta \right) \over \sin \theta }e^{j\left(\omega t-kr\right)}} どこθ {\displaystyle \scriptstyle {\theta }} はアンテナ軸と観測点へのベクトルとの間の角度であり、私 ∘ {\displaystyle \scriptstyle {I_{\circ }}} は給電点におけるピーク電流であり、ε 0 = 8.85 × 10 − 12 F / m \displaystyle \scriptstyle {\varepsilon _{0}\,=\,8.85\times 10^{-12}\,F/m}} は自由空間の誘電率であり、c = 3 × 10 8 m / s {\displaystyle \scriptstyle {c\,=\,3\times 10^{8}\,m/s}} は真空中の光速であり、r {\displaystyle \scriptstyle {r}} はアンテナまでの距離(メートル)です。アンテナを真横から見た場合(θ = π / 2 {\displaystyle \scriptstyle {\theta \,=\,\pi /2}} ) 電場は最大となり、次式で与えられる。
| E π / 2 ( r ) | = 私 ∘ 2 π ε 0 c r 。 {\displaystyle \vert E_{\pi /2}(r)\vert ={I_{\circ } \over 2\pi \varepsilon _{0}c\,r}\,.} この式をピーク電流について解くと、
私 ∘ = 2 π ε 0 c r | E π / 2 ( r ) | 。 {\displaystyle I_{\circ }=2\pi \varepsilon _{0}c\,r\vert E_{\pi /2}(r)\vert \,.} アンテナへの平均電力は
P 1 v g = 1 2 R 1 私 ∘ 2 {\displaystyle {P_{avg}={1 \over 2}R_{a}\,I_{\circ }^{2}}} どこR 1 = 73.13 Ω {\displaystyle \scriptstyle {R_{a}=73.13\,\Omega }} は中心給電半波長アンテナの放射抵抗です。式を代入すると私 ∘ {\displaystyle \scriptstyle {I_{\circ }}} 1つにP 1 v g {\displaystyle \scriptstyle {P_{avg}}} そして最大電場を求めると、
| E π / 2 ( r ) | = 1 π ε 0 c r P 1 v g 2 R 1 = 9.91 r P 1 v g ( L = λ / 2 ) 。 {\displaystyle \vert E_{\pi /2}(r)\vert \,=\,{1 \over \pi \varepsilon _{0}c\,r}{\sqrt {P_{avg} \over 2R_{a}}}\,=\,{9.91 \over r}{\sqrt {P_{avg}}\quad (L=\lambda /2)\,.} したがって、半波長ダイポールアンテナへの平均電力が1mWの場合、313m (1027フィート) における最大電界は1mV/m(60dBμ)となります。
短いダイポールの場合(L 〜 λ / 2 {\displaystyle \scriptstyle {L\ll \lambda /2}} 電流分布はほぼ三角形である。この場合、電界と放射抵抗は
E θ ( r ) = − j 私 ∘ 罪 ( θ ) 4 ε 0 c r ( L λ ) e j ( ω t − k r ) 、 R 1 = 20 π 2 ( L λ ) 2 。 {\displaystyle E_{\theta }(r)={-jI_{\circ }\sin(\theta ) \over 4\varepsilon _{0}c\,r}\left({L \over \lambda }\right)e^{j\left(\omega t-kr\right)}\,,\quad R_{a}=20\pi ^{2}\left({L \over \lambda }\right)^{2}.} 上記と同様の手順を用いると、中心給電短ダイポールの最大電界は次のようになる。
| E π / 2 ( r ) | = 1 π ε 0 c r P 1 v g 160 = 9.48 r P 1 v g ( L 〜 λ / 2 ) 。 {\displaystyle \vert E_{\pi /2}(r)\vert \,=\,{1 \over \pi \varepsilon _{0}c\,r}{\sqrt {P_{avg} \over 160}}\,=\,{9.48 \over r}{\sqrt {P_{avg}}}\quad (L\ll \lambda /2)\,.}
RF信号 世界中の多くの国に携帯電話基地局ネットワークが存在するものの、それらの国々の中には依然として電波状況の悪い地域が数多く存在する。一部の農村地域では、基地局の建設費用が高額なため、顧客数が少ないことを考えると、効果的なサービス提供は実現しそうにない。電波強度の高い地域であっても、地下室や大型建物の内部では電波状況が悪い場合が多い。
信号強度の低下は、都市部における基地局からの信号への干渉 や、一部の建物で使用されている建材による信号強度の著しい減衰によっても引き起こされる可能性があります。倉庫、病院、工場などの大型建物では、外壁から数メートル以上離れると、有効な信号が得られないことがよくあります。
これは特に高周波 で動作するネットワークに当てはまります。なぜなら、これらのネットワークは途中の障害物によって減衰されやすいためです。ただし、反射 や回折 を利用して障害物を回避することは可能です。
推定受信信号強度 アクティブRFIDタグ における受信信号強度の推定値は、以下のように推定できます。
d B m e = − 43.0 − 40.0 ログ 10 ( r R ) {\displaystyle \mathrm {dBm_{e}} =-43.0-40.0\ \log _{10}\left({\frac {r}{R}}\right)} 一般的に、パス損失指数 を考慮に入れることができます。[ 1 ]
d B m e = − 43.0 − 10.0 γ ログ 10 ( r R ) {\displaystyle \mathrm {dBm_{e}} =-43.0-10.0\ \gamma \ \log _{10}\left({\frac {r}{R}}\right)} 実効的な伝搬損失は、 周波数 、地形 、および環境条件によって変化する。
実際には、任意の距離 r 0 における既知の信号電力 dBm 0 を基準として使用することができます。
d B m e = d B m 0 − 10.0 γ ログ 10 ( r r 0 ) {\displaystyle \mathrm {dBm_{e}} =\mathrm {dBm} _{0}-10.0\ \gamma \ \log _{10}\left({\frac {r}{r_{0}}}\right)}
10年の数 ログ 10 ( R / r ) {\displaystyle \log _{10}(R/r)} これにより、10年あたりの推定値が得られ、これは平均経路損失40dB/decadeに相当します。
細胞半径を推定する セル距離r と受信電力dBm mの ペアを測定すると、平均セル半径を次のように推定できます。
R e = 平均 [ r 10 ( d B m m + 43.0 ) / 40.0 ] {\displaystyle R_{e}=\operatorname {avg} [\ r\ 10^{(\mathrm {dBm_{m}} +43.0)/40.0}\ ]} 新しい携帯電話基地局の設置場所を計画するために、現地の状況や無線機器の パラメータ、そして反射が発生しない限り移動無線信号 は見通し線伝搬する という事実などを考慮した、専用の計算モデルが存在する。
参考文献 ↑ Figueiras, João; Frattasi, Simone (2010). Mobile Positioning and Tracking: From Conventional to Cooperative Techniques . John Wiley & Sons. ISBN 978-1119957560 。
外部リンク ネットワーク別の携帯電話信号の世界地図。クラウドソーシングデータに基づいています。 クラウドソーシングによって作成された、携帯電話とWi-Fiの信号マップ。データはオープンデータベースライセンスに基づいて公開されています。