Сотовый ретранслятор - Cellular repeater

Сотовый связь ретранслятор (также известный как усилитель сигнала сотового телефона или усилитель) представляет собой тип двунаправленного усилителя используется для улучшения сотового телефона приема. Система сотового ретранслятора обычно состоит из донорной антенны, которая принимает и передает сигнал от ближайших вышек сотовой связи, коаксиальных кабелей, усилителя сигнала и внутренней ретранслируемой антенны .

Общие компоненты

Донорская антенна

«Донорская антенна» обычно устанавливается у окна или на крыше здания и используется для обратной связи с ближайшей вышкой сотовой связи. Донорная антенна может быть любого из нескольких типов, но обычно бывает направленной или всенаправленной . Всенаправленная антенна (которая вещает во всех направлениях) обычно используется для ретрансляционной системы, которая увеличивает покрытие для всех сотовых операторов. Направленная антенна используется, когда для улучшения необходимо изолировать конкретную вышку или авианосец. Использование высоконаправленной антенны может помочь улучшить отношение сигнал / шум донора , тем самым улучшив качество перераспределенного сигнала внутри здания.

Комнатная антенна

Некоторые сотовые ретрансляционные системы могут также включать в себя всенаправленную антенну для ретрансляции сигнала в помещении. В зависимости от ослабления на препятствиях преимущество использования всенаправленной антенны заключается в том, что сигнал будет равномерно распределяться во всех направлениях.

Усилитель сигнала

В состав сотовых ретрансляторов входит усилитель сигнала . Стандартные селективные повторители каналов GSM (управляемые операторами связи для покрытия больших территорий и больших зданий) имеют выходную мощность около 2 Вт, повторители высокой мощности имеют выходную мощность около 10 Вт. Прирост мощности рассчитывается по следующему уравнению:

Репитер должен обеспечивать достаточную изоляцию между донорной и служебной антенной. Когда изоляция ниже фактического усиления плюс запас (обычно 5–15 дБ), повторитель может войти в петлевую генерацию. Это колебание может вызвать помехи в сотовой сети.

Изоляция может быть улучшена путем выбора типа антенны в макросреде, который включает в себя регулировку угла между донорной и служебной антеннами (в идеале 180 °), пространственное разделение (обычно вертикальное расстояние в случае установки башни между донорной и служебной антенной). составляет несколько метров), вставка в среду с ослаблением (например, установка металлической сетки между донорной и служебной антеннами) и / или уменьшение отражений (отсутствие препятствий перед донорной антенной, таких как деревья или здания).

Изоляцию также можно улучшить с помощью встроенной функции, называемой ICE (оборудование для подавления помех), предлагаемой в некоторых продуктах (например, NodeG, RFWindow). Активация этой функции отрицательно влияет на внутреннюю задержку (более высокая задержка => приблизительно +5 мкс до стандартной задержки повтора) и, следовательно, на меньший радиус от донорского сайта. Усиление и фильтрация приводят к задержке (обычно от 5 до 15 мкс), в зависимости от типа ретранслятора и используемых функций. Дополнительное расстояние также увеличивает задержку распространения.

Причины слабого сигнала

Сельские районы

Во многих сельских районах плотность застройки слишком мала, чтобы сделать строительство новой базовой станции коммерчески жизнеспособным. Это может исправить установка домашнего ретранслятора сотовой связи. В плоских сельских районах сигнал вряд ли будет подвержен многолучевым помехам .

Строительный строительный материал

Некоторые строительные материалы могут ослаблять сигнал сотового телефона. Старые здания, например церкви, часто блокируют сигналы сотовой связи. Любое здание со значительной толщиной бетона или большим количеством металла, используемого в его конструкции, будет ослаблять сигнал. Бетонные полы часто выливают на металлический поддон, который полностью блокирует большинство радиосигналов. Некоторый утеплитель из твердой пены и утеплитель из стекловолокна, используемый для крыш или наружных стен, имеет основу из фольги, которая может снизить коэффициент пропускания. Энергоэффективные окна и металлические оконные экраны также очень эффективно блокируют радиосигналы. Некоторые материалы имеют пики в спектрах поглощения , которые уменьшают силу сигнала.

Размер здания

В больших зданиях, таких как склады, больницы и фабрики, часто нет сотовой связи. Низкий уровень сигнала также имеет место в подземных помещениях (например, в подвалах, а также в магазинах и ресторанах, расположенных ближе к центру торговых центров ). В этих случаях обычно используется внешняя антенна.

Многолучевые помехи

Даже в городских районах (которые обычно имеют сильные сотовые сигналы повсюду) могут быть мертвые зоны, вызванные разрушительной интерференцией волн. Обычно они имеют площадь в несколько блоков и обычно влияют только на один из двух частотных диапазонов, используемых сотовыми телефонами. Это происходит потому, что разные длины волн и разных частот деструктивно интерферируют в разных точках. Направленные антенны могут быть полезны в преодолении этой проблемы, поскольку их можно использовать для выбора одного пути из нескольких (подробнее см. Многолучевые помехи ).

Дифракция и общее затухание

Преимущество более длинных волн заключается в том, что они сильнее дифрагируют, и поэтому для получения хорошего сигнала не требуется прямая видимость. Поскольку частоты, которые используют сотовые телефоны, слишком высоки, чтобы отражаться от ионосферы, как это делают коротковолновые радиоволны, волны сотовых телефонов не могут распространяться через ионосферу. (Подробнее см. Дифракция и Затухание ).

Разные рабочие частоты

Ретрансляторы доступны для всех диапазонов частот GSM . Некоторые ретрансляторы могут работать с разными типами сетей (такими как многорежимный GSM и UMTS ). Для некоторых спутниковых телефонных систем доступны ретрансляторы , что позволяет использовать их в помещении без прямой видимости спутника.

Региональное одобрение

Одобрение в США FCC

Раньше было законно использовать устройства с низким энергопотреблением, доступные для домашнего и небольшого использования в коммерческих помещениях (офисы, магазины, бары и т. Д.).

20 февраля 2013 года FCC выпустила отчет и приказ , тем самым установив два безопасных порта и определив использование «безопасных для сети» потребительских бустеров на лицензированном спектре. Безопасные гавани представляют собой компромиссное решение между производителями технологий и операторами беспроводной связи. Лишь у нескольких компаний есть продукты, совместимые с новыми правилами FCC.

FCC определила два типа повторителей:

  1. Усилители широкополосного (или широкополосного) сигнала обычно представляют собой повторители, которые усиливают все частоты от операторов сотовой связи. Поскольку такие усилители могут создавать помехи, производители, которые обращаются в FCC, должны ограничить свое усиление (среди прочего) от 65 дБ (для низких диапазонов LTE 700 МГц) до 72 дБ (для более высоких частот, таких как AWS). Ограничивая коэффициент усиления системы, такие усилители полезны только тогда, когда внешний сигнал относительно высок и требует сложной наружной установки специальных антенн.
  2. Усилители сигнала для конкретного оператора (или поставщика). Эти усилители предназначены только для усиления тех частот (и сигнала), которые принадлежат определенной несущей. Обычно такие усилители, зависящие от несущей, не создают помех на частотах других несущих и могут иметь гораздо больший коэффициент усиления системы (иногда 100 дБ). В этих условиях такие устройства усиливают сигнал в большей зоне покрытия и по-прежнему могут быть эффективными, когда сигналы внешней несущей являются слабыми, но только усиливают сигнал несущей, для работы которой они предназначены.

Эти новые правила FCC были введены в действие 1 марта 2014 г. Вот правила .

Одобрение в Великобритании Ofcom и на рынке Великобритании

В мае 2011 года Ofcom заявил следующее:

Установка или использование ретрансляторов (как и любого радиооборудования) является уголовным преступлением, если не выполняются два условия:

  1. Что оборудование имеет маркировку CE , указывающую, что производитель заявил, что он соответствует всем соответствующим нормативным требованиям ЕС, включая Директиву по радиооборудованию и телекоммуникационному оконечному оборудованию (R & TTE);
  2. Использование оборудования специально разрешено в Великобритании либо посредством лицензии, либо в соответствии с правилами, принятыми Ofcom, чтобы освободить использование от лицензирования.

В соответствии с разделом 1.15 Закона WT 2006 г., закон о беспроводной связи также допускает исключение, если устройство не "связано с чрезмерным вмешательством в беспроводную телеграфию". Ожидается, что это будет соответствовать правилам США, согласно которым мобильный ретранслятор должен иметь встроенную защиту от помех.

Ofcom заявил, что «ретрансляторы передают или ретранслируют в частотных диапазонах сотовой связи. Только операторы мобильной сети имеют лицензию на использование оборудования, которое передает в этих диапазонах. Установка или использование ретрансляторов кем-либо без лицензии является уголовным преступлением в соответствии с разделом 8 Закона о WT 2006 г. " Ретрансляторы, работающие в сельских и менее густонаселенных районах, не представляют проблемы, поддающейся количественной оценке.

Смотрите также

использованная литература