Free Space Loss, FSL, Freiraumdämpfung - Definition

Defintion von Free Space Loss

Abkürzung: FSL

Stichwörter: Freiraumdämpfung

Als Freiraumdämpfung bezeichnet man den Signalverlust einer Funkübertragung durch einen idealen Kanal ohne Hindernisse und Störeinflüsse (z.B. Weltraum).

Die Freiraumdämpfung ist abhängig von der Frequenz und von der Distanz.
Es gibt 3 verschiedene Formeln, die alle äquivalent sind:

1. PRx = PTx * (λ / 4 * Pi * d)^2 Watt
wobei PRx=Sendeleistung in Watt, PTx=Empfangsleistung, λ=Wellenlänge, d = Distanz zwischen Sender und Empfänger.
Aus dieser Gleichung (Friis-Gleichung) lassen sich die beiden anderen gängigen Formeln zur Freiraumdämpfung ableiten. Sie geben den Verlust in dB an.

2. Signalverlust = 32,44 + 20log10(Distanz in km) + 20log10(Frequenz in MHz) dB

3. Signalverlust = 20*Log10 (4*Pi*d / λ) dB
wobei Distanz und Wellenlänge die gleiche physikalische Einheit haben müssen (z.B. Meter)

Beispielrechnung für Freiraumdämpfung über 1 km bei 900MHz:
Pi=3,14159
Distanz = 1000m
Wellenlänge = Lichtgeschwindigkeit/Frequenz
= 300.000.000m/s / 900.000.000 Hz (Hz=1/s)
= 0,3333m

20*Log10((4*3,14159*1000)/0,33333) = 91,5 dB
Über eine Entfernung von 1 Kilometer verliert ein durch die Luft übertragenes Signal also 91,5 dB an Intensität, d.h. es kommt beim Empfänger nicht mal 1 Milliardstel der ursprünglichen Sendeleistung an.

Achtung: Dieser Wert ist ein idealisierter Wert. Als weiterführendes Modell sei das Two Ray Ground Reflection Modell und das Okumura Hata Modell genannt.
In den empirischen Wellenausbreitungsmodellen (z.B. Walfish-Ikegami) werden eigene Formeln für den Free Space Loss definiert, die auf realen Messungen beruhen und zu einem höheren Pfadverlust führen.

Siehe auch:

Dezibel

Line of Sight