어떤 시스템을 설계 할 때 엔지니어와 시스템 설계자는 다양한

시스템의 구성 요소가 수행됩니다. 

디지털 시스템과 달리 환경이 무선 주파수 신호에 미치는 영향으로 인해 무선 주파수 (RF) 통신의 거리(범위) 성능을 정량화하려는 시스템이 어려울 수 있습니다.

건물, 나무, 방해물 및 안테나 높이 부족으로 인해 신호 강도가 감소 할 수 있습니다.

시스템의 통신 거리 (전송 범위)를 추정하기 위해해서는 여러가지 요소를 고려해야합니다.


1. Transmit Power- 송신기에 의해 (출력)되는 파워. 이것은 와트 또는 밀리와트로 측정됩니다. 보통 모듈이나 제품에서는 출력세기를 +0dBm 과 같이 표기를 합니다.

2. 수신 감도 (Receive Sensitivity) - 수신기가 수신 할 수있는 최소 신호 강도

3. Antenna gain (안테나 이득) - 안테나에서 제공하는 신호 이득의 양.

4. 경로 손실 (Path Loss) - 전파가 공중을 통과하거나 장애물을 통과하면서 발생하는 신호 감소





경로 손실 또는 RF 신호의 감쇠는 거리에 따라 자연스럽게 발생합니다. 다른 송신기 수신기 간의 장애 또한 신호를 감쇠 시킵니다. 감쇠량은 방해 물질 유형 및 밀도나 RF 신호의 주파수에 따라 다릅니다. 일반적으로, 주파수가 낮을수록 전송을하면 신호가 공기를 통하거나 물체를 통과 할 때 더 좋습니다. 예를들어 두 개의 무선 시스템이

동일한 송신 전력 및 수신 감도를 갖지만 한 시스템은 900MHz에서 다른 시스템은 2.4GHz에서 전송할 경우, 900MHz 라디오는 2.4GHz 시스템보다 경로 손실이 적기 때문에 성능이 향상됩니다. 이러한 변수를 사용하여 시스템이 통신 할 수있는 거리를 추정 할 수 있습니다.


Link Margin = Transmit Power – Receiver Sensitivity + Antenna Gain – Path Loss

예를 들어 BoT-CLE100간의 연결 마진은 다음과 같습니다. 상대방 기기가 스마트폰이거나 일반적인 제품의 경우 특정하기가 어려울 수 있습니다. 회로 구성상 손실이 없다고 가정합니다.

최대출력(+8dBm) - 수신감도(-92.5dBm) + 안테나이득(+5dBi 를 사용했다고 가정) - 경로손실 (10m 81dB로 가정) = 24.5dB (Link Margin)

최대출력(+8dBm) - 수신감도(-92.5dBm) + 안테나이득(+5dBi 를 사용했다고 가정) - 경로손실 (100m 101dB로 가정) = 4.5dB (Link Margin)

최대출력(+8dBm) - 수신감도(-92.5dBm) + 안테나이득(+5dBi 를 사용했다고 가정) - 경로손실 (1000m 121dB로 가정) = -15.5dB (Link Margin/연결안됨)


RF 통신 시스템과 사람의 음성 통신을 비교하면 이러한 원리를 설명하는 데 도움이됩니다. 송신 전력은 말하는 사람의 볼륨을 나타냅니다. 수신 감도는 청취자가 메시지를 식별하는 데 필요한 최소 볼륨을 나타냅니다. 안테나 이득은 확성기/보청기의 사용에 해당하고, 경로 손실은 음성 거리가 멀거나 장애물을 통해 이동할 때 발생하는 감쇠입니다. 말할 때  발생하는 소리에 대한 감쇄가 청취자가 듣고 이해하도록 허용 할 정도로 충분히 큰 경우, 의사 소통은 성공적으로 됩니다.



2.4GHz 대역에서의 자유공간 경로손실(Path Loss)은 거리에 따라 아래표와 유사합니다.

거리

2.4Ghz 거리손실

10m

100m

1km 

81 dB

101dB

121dB




일직선상이 아니거나 실내 통신 시스템의 통신거리(범위)를 파악하는 것은 훨씬 더 어렵고 많은 장애물과 변수를 포함할 수 있습니다. 일반적으로 실내 환경에서의 다양한 장애물과 재료로 인해 주어진 상황에서 실제 경로 손실을 파악하기가 어렵습니다. 주어진 실내 환경에서 시스템이 어떻게 작동할 것 인지를 알기 위해서는 현장 검사/테스트를 수행해야 합니다. 잘알려진 특성의 방해물을 통한 신호 손실 추정은 링크 마진 및 안테나 배치를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다



추가 손실dB가 있는 항목/ 장애물 감쇠율  (Obstacle attenuation)

장애물

감쇠율

사람의 신체

3

칸막이

3 ~ 5

창문과, 벽돌벽

2

금속문 옆의 벽돌 벽

3

창문(코팅없음)

2

투명 창문

2

사무실 창문

3

석고보드 벽

3

대리석

5

금속프레임의 유리벽

6

빌딩의 금속프레임 유리벽

6

강화유리 창(wired)

8

콘크리트 블록 벽

4

건식 벽

4

사무실 벽

6

콘크리트 벽

10 ~ 15

나무 문

3

금속 문

6

사무실벽의 금속 문

6

벽돌 벽의 금속문

12 ~ 13


일체형 금속 구조물은 전파가 금속을 통해 전달되지 않기 때문에 위의 표에 나와있지 않습니다. 실제로, 무선 송신장비 및 라디오 수신기 부근에 있는 타워, 패널, 울타리 또는 차량과 같은 금속 덩어리는 전자기 방사의 반사기 및 산란자 역할을 합니다. 직접 전파 및 반사전파의 간섭은 무선 수신기에서 국부적인 최대 (건설적인 간섭) 또는 국부적 최소(상쇄 간섭)을 생성 할 수 있습니다.