dlouhodobé pozorovaní šíření v pásmu 13cm

[OK1COM]

Rozhodl jsem se napsat krátký článek o mých poznatcích šíření rádiových vln v pásmu 13cm 2,4GHz na dlouhé vzdálenosti.
Více než rok provozuji datovou rádiovou linku v pásmu 13cm na vzdálenost 120km a nyní nově druhou linku na vzdálenost 90km. Obě linky jsou provozovány za účelem propojení amatérských technologií vzájemně komunikujících přes IP. Jako tranciever a modem zároveň jsem použil levné WiFi zařízení přeladěné do amatérského pásma. Použitá modulace je OFDM dle standardu 802.11n s upravenou šířkou pásma na 5MHz. Zařízení vysílá výkonem 22-28dBm dle aktuálně použitého modulačního schématu. Při slabším signálu protistrana použije nižší modulaci s větším výkonem, čímž se snaží dohnat ztrátu signálu. Tato automatická změna modulace a výkonu působí přesně proti dále uvedenému kolísání signálu.
Po dobu provozování linky sbíráme údaje o parametrech přenosu každou minutu. Zaznamenávají se údaje o úrovni signálu (RX signal - dBm), použité modulaci (RX rate - Mbps) a počtu opakování rámců (CCQ % - 100% znamená bez opakování). Zajímalo mě jak moc stabilní či nestabilní může být linka na 120km. Byl jsem překvapen, že až na drobné technické problémy funguje linka zcela bez výpadku nehledě na počasí nebo námrazu na anténě. Jedna strana linky je v nadmořské výšce 380m, druhá strana linky 1250m. Linka absolutně nereaguje na přívalové srážky po trase, vytrvalé deště nebo vlhkost v atmosféře. Zcela zásadně však linku ovlivňuje průběh teploty s výškou v okamžiku, kdy jde o inverzi. Inverzní vrstva má na signál vliv pouze v případě, že se nachází mezi výškou koncových bodu rádiového spoje, tedy signál musí vrstvou po trase projít. V důsledku rozdílného indexu lomu dochází v inverzní vrstvě k šíření radiového signálu podél inverzní vrstvy. Zároveň se však signál šíří i na přímo a tak dochází k vícecestnému šíření a vzájemnému ovlivňování signálu. Úniky a nebo napoak zesílení signálu kolisá se periodou v řádu desítek sekund až po řád desítek minut, přičemž delší perioda je k ránu a před rozpuštěním inverzní vrstvy během dopoledne. Zaujalo mě, že zesílení a zeslabení úrovně přijatého signálu má stejnou úroveň. Očekával jsem spíše hluboké poklesy a žádné nebo neznatelné zesílení signálu. Amplituda kolísání dosahuje shodně až +-7dB. Vícecestné šíření vzniká především za jasných nocí, když se vytváří inverze díky tepelnému vyzařování zemského povrchu a tím jeho ochlazování. Inverze nemusí být ani opticky znatelná jako při celodenní inverzi na podzim. Zcela jednoznačně tuto inverzi zaznamenají meteorologické balóny. Níže přikládám sondážní výstup z meteorologického balónu v době inverze a bez inverze (dokonce s vysokou vlhkostí) a grafy průběhu úrovně signálu v téže noci.

[OK1COM]

a protože nemůžu připojit víc jak 3 přílohy, přidávám zde graf a výstup z noci bez inverze. Průběh úrovně signálu (spodní modrá křivka) kolísá jen +-1dB.