Comunicación inalámbrica de largo alcance (~15 km) de baja velocidad en baudios en un entorno montañoso (sin LOS)

Al igual que con cualquier sistema de radio, el resultado final es lo que se puede lograr sin obstáculos. En el espacio libre, la línea de base depende de la frecuencia a la que transmite y de la sensibilidad de su receptor. La ecuación de pérdida de ruta de potencia es esta:

Pérdida (dB) = 32,45 + 20$log_{10}$(f) + 20$log_{10}$(d)

Donde f está en MHz y d está en kilómetros. Esta ecuación le dice cuántos dB de pérdida de potencia puede esperar a una distancia dada con una frecuencia portadora dada.

Está formulado a partir del trabajo de Harald T. Friis y aquí hay una referencia decente . No asume ninguna ganancia en las antenas, por lo que es una línea de base real. La ganancia de la antena genera una menor pérdida de trayectoria pero una mayor direccionalidad, y para un dipolo la ganancia es de aproximadamente 1,76 dB.

Si está transmitiendo 10 dBm (10 mW) a 100 MHz a una distancia de 10 km, puede esperar recibir una potencia de:

10 dBm - (32,45 + 40 + 20) dBm = -82,45 dBm (5,7 nW)

¿Cuánta energía necesita su receptor? Una ecuación útil es esta:

La potencia (dBm) que necesita un receptor es -154 dBm + 10$log_{10}$(velocidad de datos) y como tiene una velocidad de datos que es bastante baja, ¡puede esperar un mejor rendimiento que Wi-Fi !

La pregunta dice 30 caracteres cada diez minutos. Voy a suponer que esto se transmite como una ráfaga de 30 x 10 bits en 10 segundos más un preámbulo de 100 bits para bloquear el receptor; eso es 400 bits en 10 segundos o 40 bits por segundo.

La potencia del receptor requerida es por lo tanto -154 dBm + 10$log_{10}$(40) dBm = -138 dBm

Esto supone que el transmisor y el receptor son elementos personalizados diseñados para funcionar con esta baja velocidad de datos. No es fácil obtener una sensibilidad del receptor por debajo de -120 dBm, por lo que sea cual sea el sistema de radio que utilice, lea la letra pequeña e investigue. Es probable que los elementos disponibles en el mercado no puedan transmitir a velocidades de datos muy bajas, por lo que deben evitarse.

De todos modos, necesita recibir -138 dBm y, a lo largo de 10 km con una portadora de 100 MHz, puede esperar recibir -82,45 dBm. Esto suena bastante bien teniendo en cuenta que puede obtener algunos dB más de la ganancia de la antena.

Pero en la tierra, no importa cómo parezca ser el terreno, habrá atenuaciones adicionales que son realmente difíciles de explicar y describir aquí. Hay una cosa llamada margen de desvanecimiento y esto, como regla general, básicamente dice: intente asegurarse de que la potencia recibida sea al menos 20 dB mayor que su sensibilidad de referencia; esto significa que si diseñó un receptor que requiere -120 dBm, debe esperar recibir -100 dBm en un buen día.

Dado el terreno, me arriesgaría a adivinar que necesita tener 20 dB más bajo la manga y esto lo lleva a poder obtener 10 km con una transmisión de 10 mW.

Esperemos que ahora tenga las fórmulas para calcular qué potencia necesita para obtener 15 km. Otro hecho útil es que el objetivo puede no moverse muy rápido y puede rastrearse desde un extremo usando una antena de alta ganancia como una antena Yagi-Uda . Es posible que hayas visto películas de la vida salvaje en las que un oso o un puma tienen un transmisor de radio conectado y un tipo en un campo apunta la antena Yagi-Uda de un lado a otro para ubicar la dirección en la que se encuentra el animal. Esto podría funcionar para mejorar las cosas.

Este enlace requerirá más que la banda ISM estándar de 900 MHz. En mi experiencia, la única forma de hacer funcionar 900 MHz sería usar los módulos Xtend y usar alrededor de 2 o más repetidores en los puntos altos entre las dos ubicaciones. De lo contrario, esto requerirá algo por debajo de 150 MHz. ver esta vista

Se puede hacer con APRS (transmitir requiere licencia Ham) en banda de 10m o 20m. La banda de 2 m se puede utilizar para comunicaciones sin visibilidad directa si hay digipeaters disponibles en la región.