Сотовый ретранслятор

Ретранслятор сотовой связи (также известный как усилитель сигнала сотового телефона или усилитель сигнала сотового телефона ) — это тип двунаправленного усилителя, используемый для улучшения приема сотового телефона . ^{[ нужна ссылка ]} Система сотового ретранслятора обычно состоит из донорской антенны , которая принимает и передает сигнал от близлежащих вышек сотовой связи, коаксиальных кабелей, усилителя сигнала и внутренней ретрансляционной антенны . ^{[ нужна ссылка ]}

Общие компоненты

Донорская антенна

«Донорная антенна» обычно устанавливается у окна или на крыше здания и используется для обратной связи с ближайшей вышкой сотовой связи. Донорская антенна может быть любого из нескольких типов, но обычно бывает направленной или всенаправленной . Всенаправленная антенна (которая вещает во всех направлениях) обычно используется в системе ретранслятора, которая усиливает покрытие всех операторов сотовой связи. Направленная антенна используется, когда конкретную вышку или оператор связи необходимо изолировать для улучшения. Использование остронаправленной антенны может помочь улучшить соотношение сигнал/шум донора , тем самым улучшая качество сигнала, перераспределяемого внутри здания.

Комнатная антенна

Некоторые системы сотовых ретрансляторов также могут включать в себя всенаправленную антенну для ретрансляции сигнала в помещении. В зависимости от затухания от препятствий преимущество использования всенаправленной антенны заключается в том, что сигнал будет равномерно распределяться во всех направлениях.

Автомобильная антенна

Когда идет дождь и окна автомобиля закрыты, сотовый телефон может потерять от 50% до 100% приема сигнала. Чтобы исправить прием, антенна размещается снаружи автомобиля и подключается внутри автомобиля к другой антенне и усилителю для передачи сигнала мобильного телефона на сотовый телефон внутри автомобиля.

Усилитель сигнала

Системы сотовых ретрансляторов включают в себя усилитель сигнала . Стандартные ретрансляторы с избирательным каналом GSM (используемые операторами связи для покрытия больших территорий и больших зданий) имеют выходную мощность около 2 Вт, ретрансляторы высокой мощности имеют выходную мощность около 10 Вт. Прирост мощности рассчитывается по следующему уравнению:

\quad P_{\mathrm {dB} }=10\log _{10}\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\

Репитер должен обеспечить достаточную изоляцию между донором и служебной антенной. Когда изоляция ниже фактического усиления плюс запас (обычно 5–15 дБ), репитер может перейти в циклическое колебание. Эти колебания могут вызвать помехи в сотовой сети.

Изоляция может быть улучшена путем выбора типа антенны в макросреде, что включает в себя регулировку угла между донорской и служебной антеннами (в идеале 180°), пространственное разделение (обычно вертикальное расстояние в случае установки на вышке между донорной и служебной антенной). несколько метров), включение в среду с ослаблением (например, установка металлической сетки между донорской и служебной антеннами) и/или уменьшение отражений (отсутствие препятствий перед донорной антенной, таких как деревья или здания). ^{[ нужна ссылка ]}

Изоляцию также можно улучшить с помощью встроенной функции ICE (оборудование для подавления помех), предлагаемой в некоторых продуктах (например, NodeG, RFWindow). Активация этой функции отрицательно влияет на внутреннюю задержку (более высокая задержка => примерно +5 мкс до стандартной задержки повторения) и, следовательно, на более короткий радиус от донорского места. 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

Сельская местность

Во многих сельских районах плотность застройки слишком низка, чтобы сделать строительство новой базовой станции коммерчески жизнеспособным. Установка домашнего ретранслятора сотовой связи может исправить эту проблему. В равнинных сельских районах сигнал вряд ли будет страдать от многолучевых помех .

Строительный строительный материал

Некоторые строительные материалы могут ослабить уровень сигнала сотового телефона. Старые здания, такие как церкви, часто блокируют сигналы сотовой связи. Любое здание, имеющее значительную толщину бетона или большое количество металла, использованного в его конструкции, будет ослаблять сигнал. Бетонные полы часто наливают на металлический поддон, который полностью блокирует большинство радиосигналов. Некоторые изоляционные материалы из твердого пенопласта и некоторые изоляционные материалы из стекловолокна, используемые в крышах или наружных стенах, имеют подложку из фольги, которая может снизить коэффициент пропускания. ^{[ нужна ссылка ]} Энергоэффективные окна и металлические оконные сетки также очень эффективно блокируют радиосигналы. Некоторые материалы имеют пики в спектрах поглощения , которые уменьшают мощность сигнала.

Размер здания

В больших зданиях, таких как склады, больницы и фабрики, часто отсутствует сотовая связь. Низкий уровень сигнала также обычно наблюдается 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 сильный сигнал сотовой связи) могут существовать мертвые зоны, вызванные разрушительным вмешательством волн. Обычно они имеют площадь в несколько блоков и обычно влияют только на один из двух диапазонов частот, используемых мобильными телефонами. Это происходит потому, что разные длины волн и разные частоты разрушительно интерферируют в разных точках. Направленные антенны могут помочь решить эту проблему, поскольку их можно использовать для выбора одного пути из нескольких ( см. в разделе «Многолучевые помехи» более подробную информацию ).

Дифракция и общее затухание

Преимущество более длинных волн состоит в том, что они сильнее дифрагируют, поэтому прямая видимость не так уж необходима для получения хорошего сигнала. Поскольку частоты, используемые мобильными телефонами, слишком высоки, чтобы отражаться от ионосферы , как это делают коротковолновые радиоволны , волны мобильных телефонов не могут проходить через ионосферу. (Более подробную информацию см. в разделе «Дифракция и затухание »).

Различные рабочие частоты

Ретрансляторы доступны для всех диапазонов частот GSM . Некоторые ретрансляторы поддерживают различные типы сетей (например, многорежимные GSM и UMTS ). доступны системы ретрансляторов Для некоторых систем спутникового телефона , что позволяет использовать их в помещении без прямой видимости спутника.

Региональное одобрение

Одобрение FCC в США.

Раньше было законно использовать устройства с низким энергопотреблением, доступные для домашнего и небольшого использования в коммерческих помещениях (офисы, магазины, бары и т. д.). ^[1]

20 февраля 2013 года Федеральная комиссия по связи опубликовала отчет и приказ , создав таким образом две «безопасные гавани» и определяя использование «безопасных для сети» потребительских усилителей в лицензированном спектре. «Безопасные гавани» представляют собой компромиссное решение между производителями технологий и операторами беспроводной связи. Лишь немногие компании имеют продукцию, совместимую с новыми правилами FCC.

FCC определила два типа ретрансляторов:

Широкополосные (или широкополосные) усилители сигнала обычно представляют собой ретрансляторы, которые усиливают все частоты операторов сотовой связи. Поскольку такие усилители могут создавать помехи, производители, подающие заявку в FCC, должны ограничить их усиление (среди прочего) от 65 дБ (для нижних диапазонов LTE 700 МГц) до 72 дБ (для более высоких частот, таких как AWS). Ограничивая усиление системы, такие усилители полезны только тогда, когда внешний сигнал относительно высок и требует сложной наружной установки определенных антенн.
Усилители сигнала для конкретного оператора (или провайдера). Эти усилители предназначены только для усиления тех частот (и сигнала), которые принадлежат конкретной несущей. Обычно такие усилители для конкретной несущей не создают помех на частотах других несущих, и им разрешено 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 внешние сигналы несущей слабы, но усиливают сигнал только той несущей, для работы которой они предназначены.

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

Одобрение Ofcom в Великобритании и на рынке Великобритании.

В мае 2011 года Ofcom заявил следующее:

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

Что оборудование имеет маркировку CE , что указывает на то, что производитель заявил, что оно соответствует всем соответствующим нормативным требованиям ЕС, включая Директиву о радиооборудовании и телекоммуникационном оконечном оборудовании (R&TTE);
Использование оборудования специально разрешено в Великобритании либо посредством лицензии, либо постановлениями Ofcom, освобождающими его от лицензирования. ^[2]

В соответствии с разделом 1.15 Закона WT 2006 года закон о беспроводной связи также допускает исключение, если устройство «не создает неправомерных помех беспроводной телеграфии». Ожидается, что это будет соответствовать правилам США, согласно которым мобильный ретранслятор должен иметь встроенную защиту от помех.

Ofcom заявил, что «устройства-ретрансляторы передают или ретранслируют в диапазонах частот сотовой связи. Только операторы мобильных сетей имеют лицензию на использование оборудования, передающего данные в этих диапазонах. Установка или использование ретрансляторов кем-либо без лицензии является уголовным преступлением в соответствии с разделом 8 Закона о WT 2006 года». ^[3] Ретрансляторы, работающие в сельских и менее густонаселенных районах, не представляют собой количественной проблемы.

См. также

Ссылки

^ «Постановление Федеральной комиссии связи США по сотовым ретрансляторам» . Федеральная комиссия по связи . Проверено 10 сентября 2012 г.
^ «Ofcom | Повторители/Бустеры/Усилители» . Лицензирование.ofcom.org.uk. Архивировано из оригинала 13 июля 2012 г. Проверено 26 июля 2012 г.
^ «Глушители мобильных телефонов и усилители сотовой связи» . OFCOM обеспечивает соблюдение радиоспектра . ОФКОМ . Проверено 17 июля 2012 г.

Внешние ссылки

Полный текст отчета и приказа FCC по использованию и проектированию усилителей сигнала

[1] «Постановление Федеральной комиссии связи США по сотовым ретрансляторам» . Федеральная комиссия по связи . Проверено 10 сентября 2012 г.

[2] «Ofcom | Повторители/Бустеры/Усилители» . Лицензирование.ofcom.org.uk. Архивировано из оригинала 13 июля 2012 г. Проверено 26 июля 2012 г.

[3] «Глушители мобильных телефонов и усилители сотовой связи» . OFCOM обеспечивает соблюдение радиоспектра . ОФКОМ . Проверено 17 июля 2012 г.

[1]

[2]

[3]