Wzmacniacz komórkowy - Cellular repeater

Peryferyjnym komórkowej (znany również jako wzmacniacz sygnału telefonii komórkowej albo wzmacniacz) jest typu dwukierunkowego wzmacniacza wykorzystane do poprawy komórka odbioru. System wzmacniaka komórkowego zwykle składa się z anteny dawcy, która odbiera i przesyła sygnał z pobliskich wież komórkowych, kabli koncentrycznych, wzmacniacza sygnału i wewnętrznej anteny rozgłoszeniowej .

Wspólne elementy

Antena dawcy

„Antena dawcy” jest zwykle instalowana przy oknie lub na dachu budynku i służy do komunikacji z pobliską wieżą komórkową. Antena dawcy może być dowolnego z kilku typów, ale zwykle jest kierunkowa lub dookólna . Antena dookólna (która nadaje we wszystkich kierunkach) jest zwykle używana w systemie wzmacniaka, który wzmacnia zasięg dla wszystkich operatorów komórkowych. Antena kierunkowa jest używana, gdy konkretna wieża lub nośnik wymaga izolacji w celu ulepszenia. Zastosowanie wysoce kierunkowej anteny może pomóc poprawić stosunek sygnału do szumu dawcy , poprawiając w ten sposób jakość sygnału redystrybuowanego wewnątrz budynku.

Antena wewnętrzna

Niektóre systemy wzmacniaków komórkowych mogą również zawierać antenę dookólną do ponownego nadawania sygnału w pomieszczeniach. W zależności od tłumienia przez przeszkody, zaletą stosowania anteny dookólnej jest to, że sygnał będzie równomiernie rozprowadzany we wszystkich kierunkach.

Wzmacniacz sygnału

Systemy wzmacniaków komórkowych zawierają wzmacniacz sygnału . Standardowe selektywne repeatery kanałowe GSM (obsługiwane przez operatorów telekomunikacyjnych do pokrycia dużych obszarów i dużych budynków) mają moc wyjściową około 2 W, repeatery dużej mocy mają moc wyjściową około 10 W. Wzmocnienie mocy oblicza się z następującego równania:

Wzmacniacz musi zapewnić wystarczającą izolację między dawcą a anteną serwisową. Gdy izolacja jest niższa niż rzeczywiste wzmocnienie plus margines (zwykle 5-15 dB), przemiennik może wejść w oscylacje pętli. Ta oscylacja może powodować zakłócenia w sieci komórkowej.

Izolację można poprawić poprzez wybór typu anteny w środowisku makro, który polega na dostosowaniu kąta między antenami donorową a usługową (najlepiej 180°), separacji przestrzennej (zazwyczaj odległość w pionie w przypadku instalacji wieżowej między anteną donorową a usługową wynosi kilka metrów), umieszczenie w środowisku tłumiącym (np. zainstalowanie metalowej siatki między antenami dawcy i usług) i/lub zmniejszenie odbić (brak w pobliżu przeszkód przed anteną dawcy, takich jak drzewa lub budynki).

Izolację można również poprawić dzięki zintegrowanej funkcji zwanej ICE (sprzęt do usuwania zakłóceń) oferowanej w niektórych produktach (np. NodeG, RFWindow). Aktywacja tej funkcji ma negatywny wpływ na opóźnienie wewnętrzne (większe opóźnienie => około +5 μs do standardowego opóźnienia powtórzeń) iw konsekwencji na krótszy promień od miejsca pobrania. Wzmocnienie i filtrowanie wprowadzają opóźnienie (zwykle od 5 do 15 μs), w zależności od typu przemiennika i używanych funkcji. Dodatkowa odległość zwiększa również opóźnienie propagacji.

Przyczyny słabego sygnału

Obszary wiejskie

Na wielu obszarach wiejskich gęstość zabudowy jest zbyt niska, aby budowa nowej stacji bazowej była opłacalna. Zainstalowanie domowego wzmacniacza komórkowego może temu zaradzić. W płaskich obszarach wiejskich sygnał prawdopodobnie nie będzie cierpieć z powodu zakłóceń wielościeżkowych .

Budowlany materiał budowlany

Niektóre materiały konstrukcyjne mogą osłabiać siłę sygnału telefonu komórkowego. Starsze budynki, takie jak kościoły, często blokują sygnały komórkowe. Każdy budynek, który ma znaczną grubość betonu lub dużą ilość metalu użytego do jego budowy, będzie tłumił sygnał. Podłogi betonowe są często wylewane na metalową patelnię, która całkowicie blokuje większość sygnałów radiowych. Niektóre izolacje z pianki stałej i niektóre izolacje z włókna szklanego stosowane w dachach lub ścianach zewnętrznych mają podkład z folii, co może zmniejszać przepuszczalność. Energooszczędne okna i metalowe ekrany okienne są również bardzo skuteczne w blokowaniu sygnałów radiowych. Niektóre materiały mają piki w swoich widmach absorpcyjnych , które zmniejszają siłę sygnału.

Rozmiar budynku

Duże budynki, takie jak magazyny, szpitale i fabryki, często nie mają zasięgu komórkowego. Niska siła sygnału występuje również w obszarach podziemnych (takich jak piwnice oraz w sklepach i restauracjach zlokalizowanych w pobliżu centrum centrów handlowych ). W takich przypadkach zwykle używana jest antena zewnętrzna.

Zakłócenia wielościeżkowe

Nawet na obszarach miejskich (które zwykle mają silne sygnały komórkowe) mogą występować martwe strefy spowodowane niszczącą interferencją fal. Zwykle mają one obszar kilku bloków i zwykle wpływają tylko na jeden z dwóch zakresów częstotliwości używanych przez telefony komórkowe. Dzieje się tak, ponieważ różne długości fal o różnych częstotliwościach zakłócają destrukcyjnie w różnych punktach. Anteny kierunkowe mogą być pomocne w przezwyciężeniu tego problemu, ponieważ mogą być używane do wyboru jednej ścieżki z kilku (zobacz Zakłócenia wielościeżkowe, aby uzyskać więcej szczegółów).

Dyfrakcja i ogólne tłumienie

Dłuższe fale mają tę zaletę, że bardziej ulegają dyfrakcji, a więc linia widzenia nie jest tak potrzebna do uzyskania dobrego sygnału. Ponieważ częstotliwości używane przez telefony komórkowe są zbyt wysokie, aby odbijać się od jonosfery, tak jak robią to krótkofalowe fale radiowe, fale telefonów komórkowych nie mogą podróżować przez jonosferę. (Patrz Dyfrakcja i tłumienie po więcej szczegółów).

Różne częstotliwości pracy

Repeatery są dostępne dla wszystkich pasm częstotliwości GSM . Niektóre repeatery obsługują różne typy sieci (takie jak wielomodowy GSM i UMTS ). Systemy przemienników są dostępne dla niektórych systemów telefonii satelitarnej , co pozwala na ich użycie w pomieszczeniach bez wyraźnego pola widzenia satelity.

Zatwierdzenie regionalne

Zatwierdzenie w USA przez FCC

Kiedyś legalne było używanie urządzeń małej mocy dostępnych do użytku domowego i na małą skalę w obszarach komercyjnych (biura, sklepy, bary itp.).

W dniu 20 lutego 2013 r. FCC opublikowała raport i porządek , ustanawiając w ten sposób dwa bezpieczne porty i definiując użycie „bezpiecznych w sieci” wzmacniaczy konsumenckich w licencjonowanym widmie. Safe Harbors to kompromisowe rozwiązanie między producentami technologii a operatorami bezprzewodowymi. Tylko kilka firm posiada produkt zgodny z nowymi przepisami FCC.

FCC zdefiniowało dwa typy przemienników:

  1. Wzmacniacze sygnału szerokopasmowego (lub szerokopasmowego) to zwykle wzmacniacze wzmacniające wszystkie częstotliwości z operatorów telefonii komórkowej. Ponieważ z takich wzmacniaczy mogą być generowane zakłócenia, producenci, którzy zgłaszają się do FCC, muszą ograniczyć ich wzmocnienie (m.in.) od 65 dB (dla niskich pasm LTE 700MHz) do 72 dB (dla wyższych częstotliwości, takich jak AWS). Ograniczając zysk systemu, takie wzmacniacze są przydatne tylko wtedy, gdy sygnał zewnętrzny jest stosunkowo wysoki i wymagają złożonej instalacji zewnętrznej określonych anten.
  2. Wzmacniacze sygnału specyficzne dla operatora (lub operatora). Te wzmacniacze są przeznaczone tylko do wzmacniania tych częstotliwości (i sygnału), które należą do określonej nośnej. Zazwyczaj takie wzmacniacze specyficzne dla nośnej nie wytwarzają zakłóceń na częstotliwościach innych nośnych i mogą mieć znacznie większe wzmocnienia systemu (czasami 100 dB). W takich warunkach takie urządzenia wzmacniają sygnał w większym obszarze zasięgu i nadal mogą być skuteczne, gdy zewnętrzne sygnały nośne są słabe, ale wzmacniają sygnał tylko dla nośnej, do której mają działać.

Te nowe zasady przez FCC zostały wprowadzone 1 marca 2014 r. Oto zasady .

Zatwierdzenie w Wielkiej Brytanii przez Ofcom i rynek brytyjski

W maju 2011 r. Ofcom stwierdził, co następuje:

Instalacja lub używanie przemienników (jak w przypadku każdego sprzętu radiowego) jest przestępstwem, chyba że spełnione są dwa warunki:

  1. Urządzenie posiada oznaczenie CE , co oznacza , że producent zadeklarował, że spełnia on wszystkie odpowiednie wymagania prawne UE, w tym dyrektywę dotyczącą urządzeń radiowych i końcowych urządzeń telekomunikacyjnych (R&TTE);
  2. Że używanie sprzętu jest specjalnie autoryzowane w Wielkiej Brytanii, na podstawie licencji lub przepisów wydanych przez Ofcom, aby zwolnić korzystanie z licencji.

Zgodnie z sekcją 1.15 ustawy WT z 2006 r., ustawa o łączności bezprzewodowej dopuszcza również odstępstwo, jeśli urządzenie „nie powoduje nadmiernej interferencji z telegrafią bezprzewodową”. Oczekuje się, że będzie to zgodne z przepisami w stylu amerykańskim, w których przemiennik mobilny musi mieć wbudowaną ochronę przed zakłóceniami.

Ofcom stwierdził, że „Urządzenia wzmacniające transmitują lub retransmitują w pasmach częstotliwości komórkowych. Tylko operatorzy sieci komórkowych mają licencję na korzystanie ze sprzętu transmitującego w tych pasmach. Instalacja lub używanie urządzeń wzmacniających przez kogokolwiek bez licencji jest przestępstwem zgodnie z sekcją 8 ustawy o TW z 2006 r.” Przemienniki działające na obszarach wiejskich i mniej zaludnionych nie stanowią wymiernego problemu.

Zobacz też

Bibliografia