दूरसंचार में सिग्नल की ताकत

"सिग्नल सामर्थ्य" यहां पुनर्निर्देश करती है। संकेत सामर्थ्य (भौतिकी) के साथ भ्रमित न हों।

दूरसंचार में, विशेष रूप से रेडियो-आवृत्ति अभियांत्रिकी में, सिग्नल सामर्थ्य प्रेषक बिजली उत्पादन को संदर्भित करता है जैसा कि प्रसारण एंटीना से दूरी पर संदर्भ एंटीना द्वारा प्राप्त किया जाता है। उच्च-शक्ति वाले प्रसारण, जैसे प्रसारण में उपयोग किए जाने वाले, डेसीबल-मिलीवोल्ट प्रति मीटर (dBmV/m) में व्यक्त किए जाते हैं। मोबाइल फोन जैसे बहुत कम बिजली व्यवस्था के लिए, सिग्नल सामर्थ्य सामान्य रूप से डेसीबल-मिलीवोल्ट प्रति मीटर (dBμV/m) या एक मिलीवाट (dBm) के संदर्भ स्तर से ऊपर डेसिबल में व्यक्त की जाती है। प्रसारण शब्दावली में, 1 mV/m 1000 μV/m या 60 dBμ (जिसे प्रायः dBu लिखा जाता है) होता है।

उदाहरण

• 100 dBμ या 100 mV/m: कुछ अभिग्राही पर आवृत व्यवधान उत्पन्न हो सकता है।
• 60 dBμ या 1.0 mV/m: प्रायः उत्तरी अमेरिका में एक प्रसारण केंद्र के संरक्षित क्षेत्र का कोर माना जाता है
• 40 dBμ या 0.1 mV/m: न्यूनतम सामर्थ्य जिस पर एक केंद्र को अधिकांश अभिग्राही पर स्वीकार्य गुणवत्ता के साथ प्राप्त किया जा सकता है

औसत विकीर्ण शक्ति से संबंध

विशिष्ट बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की सामर्थ्य को प्रसारण एंटीना, इसकी ज्यामिति और विकिरण प्रतिरोध को दी गई शक्ति से निर्धारित किया जा सकता है। मुक्त आकाशीय में केंद्र-सिंचित अर्ध तरंग द्विध्रुवीय एंटीना की स्थिति पर विचार करें, जहां कुल लंबाई L अर्ध तरंग-दैर्ध्य (λ/2) के समतुल्य है। यदि पतले संवाहकों से निर्मित किया जाता है, तो धारा वितरण अनिवार्य रूप से ज्यावक्रीय होता है और विकिरण विद्युत क्षेत्र द्वारा दिया जाता है

लंबाई के एंटीना पर धारा वितरण $\scriptstyle {L}$ अर्ध- तरंग दैर्ध्य के समतुल्य ($\scriptstyle {\lambda /2}$) है।

:$E_{\theta }(r)={-jI_{\circ } \over 2\pi \varepsilon _{0}c\,r}{\cos \left(\scriptstyle {\pi \over 2}\cos \theta \right) \over \sin \theta }e^{j\left(\omega t-kr\right)}$

जहाँ $\scriptstyle {\theta }$ ऐन्टेना अक्ष और वेक्टर के बीच अवलोकन बिंदु के बीच का कोण है, और प्रभरण बिंदु पर $\scriptstyle {I_{\circ }}$ श्रंग धारा है, मुक्त आकाशीय $\scriptstyle {\varepsilon _{0}\,=\,8.85\times 10^{-12}\,F/m}$ की पारगम्यता है, निर्वात में $\scriptstyle {c\,=\,3\times 10^{8}\,m/S}$ प्रकाश की गति है, और $\scriptstyle {r}$ मीटर में एंटीना की दूरी है। जब एंटीना को व्यापक रूप से ($\scriptstyle {\theta \,=\,\pi /2}$) देखा जाता है, विद्युत क्षेत्र अधिकतम होता है और इसके द्वारा दिया जाता है

$\vert E_{\pi /2}(r)\vert ={I_{\circ } \over 2\pi \varepsilon _{0}c\,r}\,.$

श्रंग धारा उत्पादन के लिए इस सूत्र को हल करना

$I_{\circ }=2\pi \varepsilon _{0}c\,r\vert E_{\pi /2}(r)\vert \,.$

एंटीना की औसत शक्ति है

${P_{avg}={1 \over 2}R_{a}\,I_{\circ }^{2}}$

जहाँ $\scriptstyle {R_{a}=73.13\,\Omega }$ केंद्र-सिंचित अर्ध तरंग एंटीना का विकिरण प्रतिरोध है। और $\scriptstyle {I_{\circ }}$ के लिए सूत्र को $\scriptstyle {P_{avg}}$ मे प्रतिस्थापित करना और अधिकतम विद्युत क्षेत्र उत्पादन के लिए हल करना

$\vert E_{\pi /2}(r)\vert \,=\,{1 \over \pi \varepsilon _{0}c\,r}{\sqrt {P_{avg} \over 2R_{a}}}\,=\,{9.91 \over r}{\sqrt {P_{avg}}}\quad (L=\lambda /2)\,.$

इसलिए, यदि अर्ध-तरंग द्विध्रुव एंटेना की औसत शक्ति 1 मेगावाट है, तो 313 मीटर (1027 फीट) पर अधिकतम विद्युत क्षेत्र 1 मिलिवोल्ट/मीटर (60 dBμ) है।

लघु द्विध्रुव के लिए ($\scriptstyle {L\ll \lambda /2}$) धारा वितरण लगभग त्रिकोणीय है। इस स्थिति में, विद्युत क्षेत्र और विकिरण प्रतिरोध हैं

$E_{\theta }(r)={-jI_{\circ }\sin(\theta ) \over 4\varepsilon _{0}c\,r}\left({L \over \lambda }\right)e^{j\left(\omega t-kr\right)}\,,\quad R_{a}=20\pi ^{2}\left({L \over \lambda }\right)^{2}.$

उपरोक्त के समान एक प्रक्रिया का उपयोग करते हुए, केंद्र-सिंचित लघु द्विध्रुव के लिए अधिकतम विद्युत क्षेत्र है

$\vert E_{\pi /2}(r)\vert \,=\,{1 \over \pi \varepsilon _{0}c\,r}{\sqrt {P_{avg} \over 160}}\,=\,{9.48 \over r}{\sqrt {P_{avg}}}\quad (L\ll \lambda /2)\,.$

रेडियो-आवृति सिग्नल

यद्यपि वैश्विक स्तर पर कई देशों में सेल फोन आधार केंद्र टॉवर नेटवर्क हैं, फिर भी उन देशों के अंदर कई क्षेत्र ऐसे हैं जिनका अच्छा अभिग्रहण नहीं है। कुछ ग्रामीण क्षेत्रों को कभी भी प्रभावी रूप से आवृत करने की संभावना नहीं है क्योंकि केवल कुछ ग्राहकों के लिए सेल टावर लगाने की कीमत बहुत अधिक है। उच्च सिग्नल सामर्थ्य वाले क्षेत्रों में भी, आधारक और बड़े भवनों के आंतरिक भागों में प्रायः विकृत अभिग्रहण होता है।

दुर्बल सिग्नल की सामर्थ्य शहरी क्षेत्रों में स्थानीय टावरों से सिग्नल के विनाशी व्यतिकरण या कुछ भवनों में उपयोग की जाने वाली निर्माण सामग्री के कारण सिग्नल सामर्थ्य के महत्वपूर्ण क्षीणन के कारण भी हो सकती है। प्रायः गोदामों, अस्पतालों और कारखानों जैसी बड़ी इमारतों में बाहरी दीवारों से कुछ मीटर की दूरी पर कोई उपयोगी सिग्नल नहीं होता है।

यह उन नेटवर्कों के लिए विशेष रूप से सत्य है जो उच्च आवृत्ति पर काम करते हैं क्योंकि इन्हें अन्तः क्षेप करने वाले अवरोध से अधिक क्षीण किया जाता है, हालांकि वे प्रतिबिंब (भौतिकी) का उपयोग करने में सक्षम होते हैं और अवरोध को दूर करने के लिए विवर्तन करते हैं।

अनुमानित प्राप्त सिग्नल सामर्थ्य

सक्रिय रेडियो आवृति पहचान टैग में अनुमानित प्राप्त सिग्नल शक्ति का अनुमान निम्नानुसार लगाया जा सकता है:

$\mathrm {dBm_{e}} =-43.0-40.0\ \log _{10}\left({\frac {r}{R}}\right)$

सामान्य रूप से, आप पथ हानि घातांक को ध्यान में रख सकते हैं:

$\mathrm {dBm_{e}} =-43.0-10.0\ \gamma \ \log _{10}\left({\frac {r}{R}}\right)$

पैरामीटर	विवरण
dBme	सक्रिय डियो आवृति पहचान टैग में अनुमानित शक्ति प्राप्त हुई
−43	न्यूनतम प्राप्त शक्ति
40	मोबाइल नेटवर्क के लिए प्रति दशक औसत पथ हानि
r	दूरी मोबाइल उपकरण - सेल टावर
R	सेल टॉवर की औसत त्रिज्या
γ	पथ हानि घातांक

प्रभावी पथ हानि रेडियो आवृत्ति, स्थलाकृति और पर्यावरणीय परिस्थितियों पर निर्भर करती है।

वास्तव में, कोई भी ज्ञात सिग्नल शक्ति dBm₀ का उपयोग कर सकता है किसी भी दूरी पर r₀ संदर्भ मे:

$\mathrm {dBm_{e}} =\mathrm {dBm} _{0}-10.0\ \gamma \ \log _{10}\left({\frac {r}{r_{0}}}\right)$

दशकों की संख्या

$\log _{10}(R/r)$ दशकों की संख्या का अनुमान देगा, जो 40 डेसीबल/दशक की औसत पथ हानि के साथ समान है।

सेल त्रिज्या का अनुमान लगाएं

जब हम सेल की दूरी r और प्राप्त शक्ति dBm_m जोड़े को मापते हैं, तो हम माध्य सेल त्रिज्या का अनुमान निम्नानुसार लगा सकते हैं:

$R_{e}=\operatorname {avg} [\ r\ 10^{(\mathrm {dBm_{m}} +43.0)/40.0}\ ]$

विशिष्ट गणना मॉडल एक नए सेल टॉवर के स्थान की योजना बनाने के लिए सम्मिलित हैं, स्थानीय परिस्थितियों और रेडियो उपकरण मापदंडों को ध्यान में रखते हुए, साथ ही साथ मोबाइल रेडियो सिग्नलों में दृष्टिरेखीय संचरण होता है, जब तक कि प्रतिबिंब न हो।

यह भी देखें

• सेल-फाई
• सेल नेटवर्क
• सेलफोन
• कोशिकीय पुनरावर्तक
• अस्वीकृत कॉल
• अक्रिय क्षेत्र (सेल फोन)
• मुक्त आकाश में क्षेत्र सामर्थ्य
• क्षेत्र सामर्थ्य मीटर
• प्राप्त संकेत शक्ति संकेत
• एस मीटर
• सिग्नल (विद्युत अभियांत्रिकी)
• मोबाइल फोन सिग्नल
• मोबाइल कवरेज (दूरसंचार)

बाहरी संबंध

• Global map of cell phone signal by network. Based on crowdsourced data.
• Crowd sourced map of cell and wifi signals. Data release under the Open Database License.