Velocidad de bits en función de la frecuencia de radio

Para calcular esto, puede utilizar el teorema de Shannon – Hartley .

  

$$ C = B \ log_2 \ left (1+ \ frac {S} {N} \ right) $$

     

donde

     

C es la capacidad del canal en bits por segundo;
B es el ancho de banda   del canal en hercios (ancho de banda de paso en caso de un modulado   señal);
S es la potencia de señal recibida media sobre la   ancho de banda (en el caso de una señal modulada, a menudo denota C, es decir,   portadora modulada), medida en vatios (o voltios al cuadrado);
N es el   ruido promedio o potencia de interferencia sobre el ancho de banda, medido en   vatios (o voltios al cuadrado);
y S / N es la relación señal-ruido   (SNR) o la relación portadora / ruido (CNR) de la señal de comunicación   a la interferencia de ruido gaussiana expresada como una relación de potencia lineal   (no como decibelios logarítmicos).

En un caso simple, su ancho de banda máximo será la frecuencia que utilice. Es más probable que sea la frecuencia con la que modules tu señal.

Si su sistema fuera perfecto, esa también sería la capacidad de su canal. Pero, no será perfecto, nunca. Habrá ruido y pérdida de señal, más de lo que quieras.

Tendrá que proporcionar más información sobre su sistema antes de poder obtener un primer corte razonable de la capacidad real de su canal.

Para responder a su pregunta de seguimiento:

Como ingeniero, me gusta dibujar líneas rectas y pretender que están lo suficientemente cerca del mundo real. Para una situación como esta, en la que entra en juego una gran cantidad de pequeñas (y algunas grandes) pérdidas, haría una estimación de Fermi .
Entiendo que no es fácil. Uno de los mayores problemas para los aspirantes a ingenieros es que no están dispuestos a simplemente adivinar. Esto les impide avanzar, probablemente fallar y volver a hacer una mejor suposición. Solo toma un papel y siéntate en un lugar donde puedas hacer algo de ruido y dile "eehhuuhhhmm, cincuenta y seis ... ¿ish?". Apunta eso. Ahora calcúlelo. ¿Tiene algún sentido? Usa cualquier información que tengas; Si sus cálculos muestran que puede configurar su propia estación de radio con algunas baterías AA, obtenga una nueva hoja de papel.
Al final, el sistema que estás intentando modelar es realmente complejo; claramente, depende de plasma ionosférico ondulado y la hora del día. Es probable que puedas adivinar tus valores en un orden de magnitud, lo que podría ser suficiente información para que comiences a construir algo.

No puedo decirle cuánto reflejará la ionosfera de vuelta a su señal, por lo que tendrá que investigar un poco para descubrirlo. Lo que puedo ayudarlo es la fórmula generalmente aceptada para las transmisiones en el espacio libre, es decir, la pérdida del enlace: esta es la cantidad de dBs de atenuación que podría esperar teóricamente si dos antenas se estuvieran comunicando en el espacio libre. La fórmula es: -

Pérdida de enlace (dB) = 32.5 + 20 \ $ log_ {10} \ $ (F) + 20 \ $ log_ {10} \ $ (d)

donde F es MHz y d es la distancia entre las dos antenas (kilo metros).

Su distancia de transmisión es de 8000 km (a 30 MHz) y estos números dan una pérdida de enlace de 32.5dB + 29.5dB + 78dB = 140dB. Dicho de otra manera, si la potencia de su transmisor es de 1 vatio (30 dBm), puede esperar una potencia de -110 dBm en su antena receptora.

¿Cuánta potencia necesita tu receptor? Hay otra fórmula generalmente aceptada que dice: -

La potencia requerida en dBm es -154dBm + 10 \ $ log_ {10} \ $ (velocidad de datos) dBm

Entonces, si su tasa de datos es de 1k bits / segundo, debería poder recibir adecuadamente (con tasas de error razonablemente bajas) una potencia de -124 dBm.

Hasta ahora, a 8000 km debería poder recibir -110 dBm de un transmisor de 1 vatio y para una transmisión de 1kbps su receptor necesita un mínimo de -124 dBm. Esto implica que tiene 14dB en la mano, pero cualquier persona que trabaje en la radio le dirá que no es suficiente para una recepción continua durante todo el día y que algo como el margen de 30dB es más aceptable.

Sin embargo, está apuntando a que las condiciones ionosféricas son correctas y probablemente no esté molesto al 100% por datos continuos realmente decentes a bajas tasas de error de bits, por lo que tal vez sea suficiente.

Se pueden hacer mejoras usando antenas direccionales, pero a 30 MHz probablemente va a usar dipolos en cada extremo y esto le dará un ligero aumento en el margen de alrededor de 3dB. Las transmisiones de mayor potencia también son un área que podría mejorar las cosas.

Buena suerte.

La frecuencia de 30 Khz es un poco demasiado alta para un salto de ionosfera de 8000 km a menos que obtenga las condiciones adecuadas. Eche un vistazo a los modelos de propagación de HF y los programas de predicción.

El rango de estimación se basa en el presupuesto del enlace que se basa en la sensibilidad de su receptor. La relación S / N o C / N se basa en el ancho de banda que usted elija, el tipo de modulación y la figura de ruido de la parte frontal del receptor.

Para responder a su pregunta directamente, solo puedo ofrecer una comparación. Las radios de paquetes digitales de HF a veces pueden alcanzar velocidades de datos de alrededor de 1400 bits / s durante condiciones ideales utilizando correcciones de errores hacia adelante y algoritmos de desvanecimiento complejos a aproximadamente 150 W de potencia que a veces alcanzan los 2500 km. Al reducir las velocidades de datos y reducir el ancho de banda, se pueden lograr mayores distancias debido al aumento de la sensibilidad del receptor.

EDITAR:

Su principal obstáculo será superar las pérdidas y el desvanecimiento de la ionosfera, no las relaciones C / N o los anchos de banda de datos. Si quiere experimentar con esto, le sugiero que cree un receptor que pueda recibir las balizas NCDXF / IARU en código morse , que es una forma simple de modulación digital. Hay muchos programas de software que pueden demodular el audio, solo necesita crear un receptor / antena simple que pueda convertir la RF a audio (o comprar un receptor barato).

Estas balizas transmiten a 100W para identificarse, luego el símbolo 100W, los símbolos 10W, los símbolos 1W, los símbolos 0.1W. Según lo que pueda recibir, puede estimar la intensidad del canal. Si bien puede transmitir datos a 1 W o menos a velocidades muy bajas (anchos de banda estrechos) como lo hace el código Morse, las radios de paquetes digitales generalmente necesitan aproximadamente 100 W o más y buenas condiciones de ionosfera para obtener un enlace digital confiable (que está más relacionado con el desvanecimiento). ancho de banda y problemas de C / N)

Están ubicados alrededor del mundo para que pueda ver cómo la frecuencia se está propagando en todo el mundo las 24 horas del día en diferentes frecuencias.

Puedeobtenermásinformaciónsobreelsistemaconestosdosdocumentos( 1 & 2 ). También hay sitios que tienen sistemas de monitoreo en línea donde se puede ver cómo se propaga la propagación entre los puntos. Además, algunos de estos datos se incorporan a las herramientas de pronóstico de propagación que están disponibles.

También debo agregar que el plasma no lineal en la ionosfera causa muchos problemas de desvanecimiento y multitrayecto que realmente obstaculizan las transmisiones digitales de mayor velocidad. Estas distorsiones no se incluyen en los presupuestos de enlace que se presentan aquí, pero si tiene un formato de modulación con modulación compleja (como con las velocidades más altas de radio de paquete), estos efectos también degradarán su señal significativamente.

Otra advertencia importante es que esta banda de frecuencia de 30 MHz y más baja es EXTREMADAMENTE ruidosa. Los edificios, las computadoras, el ruido de la ciudad, los motores (alternadores / generadores) eliminarán por completo la mayor parte de su trabajo duro. La banda se puede utilizar principalmente si se encuentra en una ubicación remota con muy poca actividad industrial.