В этой статье мы рассмотрим различные вопросы по практике выбора и установки усилителей сотового сигнала
Как измерить уровень сигнала и определить частоты базовых станций
Чтобы измерить уровень сигнала, необходимо воспользоваться функцией Netmonitor. Присутствует она в любом телефоне. Мы для примера взяли телефон Samsung. Набрав код *#9999*0#, вы увидите экран с технической информацией. Стрелками влево/вправо необходимо выбрать страничку, пример которой вы видите на фото.
Колонка слева показывает номер радиоканалов. По ним мы определяем частоту и GSM-диапазон. Телефон показывает частоты только того оператора, чья sim-карта установлена в аппарат. В нашем случае – это МегаФон, московский регион.
Выглядит это так:
Частота канала | Диапазон | Примечание |
1-124 | GSM 900 | — |
512-886 | GSM 1800 | 374 канала, втрое больше GSM 900 |
974-1024 | E-GSM | дополнительные 10 МГц слева от GSM 900 |
Для последнего диапазона не существует GSM-репитеров, однако почти все модели Picocell охватывают каналы 1016-1024 с чуть меньшим коэффициентов усиления. Мы подробно остановимся на этом ниже.
DownLink – канал связи от базовой станции к абонентам
UpLink – канал связи от абонентов к базовой станции
GSM 900 – UpLink 890-915 МГц, DownLink 935-960 МГц
Е-GSM — UpLink 880-890 МГц, DownLink 925-935 МГц
GSM 1800 – UpLink 1710-1785 МГц, DownLink 1805-1880 МГц
Таким образом, на нашем примере, видно, что телефон принимает сигналы от Мегафоновских базовых станций следующих стандартов: GSM 1800 (636, 632, 648 и 642 каналы) и E-GSM (1023 и 1015 каналы).
На рисунке ниже мы видим распределение сотовых операторов по GSM-каналам в Московском регионе:
На рисунке хорошо видно – Мегафон имеет достаточно малый ресурс на частотах GSM 900 и самый большой на GSM 1800. Отсюда следует, что если в Москве в офисе Мегафон используется как корпоративный оператор, то лучше выбрать GSM-репитер диапазона 1800.
Ниже представлем формулы, по которым идет расчет частоты. По всей России частоты соответствуют номерам каналов, а принадлежность каналов сотовому оператору – рассчитывается индивидуально в каждой области.
GSM 900:
f(Uplink)=890+0.2*n, где n — номер канала
f(DownLink)=935+0.2*n
E-GSM:
f(Uplink)=880+0.2*(n-973),
f(DownLink)=925+0.2*(n-973)
GSM 1800:
f(Uplink)=1710+0.2*(n-511),
f(DownLink)=1805+0.2*(n-511)
В нашем случае данные формулы не несут никакого применения на практике.
Обслуживание одновременно семи разговаривающих абонентов производится одним GSM-каналом. Например, диапазон GSM 1800 преобладает в густонаселенных городах. Это связано с тем, что он может обслуживать наибольшее количество абонентов. Диапазон же GSM 900 используется везде. Его главный плюс – это радиус действия. В прямой видимости он достигает 35 км. В диапазоне 1800 – только до 8 км.
Сейчас рассмотрим данные из второй колонки на экране нашего телефона. Цифры из этой колонки показывается уровень сигналов, которые измеряются в дБм. Значения являются отрицательными, т. ч. значение -60 дБм, больше значения в -65 дБм.
В нашем примере только 1023-ий канал находится в зоне «Уверенный прием на 4-5 палочек». Поэтому, если мы говорим об установке GSM-репитер, например, в загородном доме, то лучше выбрать репитер 1800. Ниже рассмотрим вопрос «Какую именно модель репитер нужно выбрать?».
1023 | 085 |
636 | 098 |
632 | 100 |
1015 | 100 |
648 | 101 |
642 | 101 |
Сразу уже можно определить, исходя из этих данных – какой необходим репитер: 900 или 1800. Для этого мы делаем замеры всех операторов, используя sim-карты каждого по очереди.
Улучшенный способ измерения уровня сигнала
Главное преимущество направленных антенн – большой коэффициент усиления, однако обычно базовые станции операторов оказываются в разных направлениях. Для точного измерения лучше использовать телефон с подключённой к нему внешней антенной. Переходник для внешней антенны без проблем можно приобрести на любом радиорынке. Обычно используется переходник для модема Yota Samsung SWC-U200.
Как ориентировать внешнюю антенну?
В случае, когда вам необходим только один оператор, к примеру, МТС, постарайтесь охватить несколько каналов. Т.е. в этом случае лучше охватить 2-3 канала с уровнем сигнала -60, нежели 1 канал с уровнем -50 и остальными -70. Если же есть необходимость в сигнале всех операторов, то требуется установка внешней антенны таким образом, чтобы сигнал на репитер шел примерно одинаковый со всех операторов. В ином случае радиус действия от внутренних антенн станет пропорциональным входящим сигналам.
То есть, если на вход идут сигналы от Мегафона -50, от Билайна -60 и от МТС -70, то на выходе внутренних антенн мы увидим примерно то, что показано на рисунке далее:
Приступаем к выбору нужной модели GSM-репитера
Пример № 1:
- Измерив уровень сигнала в точке, где предварительно принято решение об установке внешней антенны, выбираем самый мощны канал, к примеру, 72 дБм, а коэффициент усиления антенны – 11 дБм. Т.е. на выходе будем иметь сигнал (-72+11=+61 дБм). Однако лучше измерить сигнал с выхода антенны сразу, через переходник к сотовому телефону.
- Подсчитать потери сигнала в кабеле довольно просто. Любой кабель имеет радиочастотные характеристики, которые можно узнать на сайте производителя. Для примера, на кабеле 5D-FB длиной 100 метров теряется 20 дБ на частоте 900 МГц. Потери в кабеле больше, если частота сигнала выше. Наш случай – длина кабеля от репитера до внешней антенны – 10 метров. Считаем потери сигнала: если на 100 м = потери 20 дБ, то на наших 10 метрах потери сигнала составят 2 дБ.
- На вход репитера приходит сигнал -61 – 2 = -63 дБ.
- Проверяем коэффициент усиления репитера в технических характеристиках (у нас это Ку=70). Получается на выходе усилителя -63 + 70 = 7 дБм.
- На выходе антенны получается с выхода репитера 7, потери в кабеле = 2, Ку антенны = 7. То есть +7-2+7 = +12 дБм.
ВАЖНО!!! Не забывайте, что для каждого канала необходимо производить расчёты отдельно (если вы посчитали один канал, остальные считаются очень быстро).
Приблизительная площадь покрытия от внутренней антенны оценивается с помощью таблицы соответствия ватт и децибел при пятидесяти-омной нагрузке:
дБм | Вт | дБм | Вт | |
40 | 10 | 19 | 80 | |
39 | 8 | 18 | 64 | |
38 | 6,4 | 17 | 50 | |
37 | 5 | 16 | 40 | |
36 | 4 | 15 | 32 | |
35 | 3,2 | 14 | 25 | |
34 | 2,5 | 13 | 20 | |
33 | 2 | 12 | 16 | |
32 | 1,6 | 11 | 12,5 | |
31 | 1,25 | 10 | 10 | |
30 | 1 | 9 | 8 | |
29 | 0,8 | 8 | 6,4 | |
28 | 0,64 | 7 | 5 | |
27 | 0,5 | 6 | 4 | |
26 | 0,4 | 5 | 3,2 | |
25 | 0,32 | 4 | 2,5 | |
24 | 0,25 | 3 | 2 | |
23 | 0,2 | 2 | 1,6 | |
22 | 0,16 | 1 | 1,25 | |
21 | 0,125 | 0 | 1 | |
20 | 0,1 | -1 | 0,8 |
Мы получили +12 дБм, что соответствует 16 мВт. Для упрощения умножаем данные на коэффициент 4 и получается приблизительная площадь покрытия (16*4=64 м2) в открытом пространстве. В случае, если на месте установки присутствуют стены или перегородки, площадь может быть значительно меньше.
Например, GSM-репитер Picocell 900 SXA имеет по паспорту коэффициент усиления 70 дБ и мощность 100 мВт. Однако у нас выходная мощность получилась всего 5 мВт из возможных 100.
В системах GSM 1800 и UMTS2100/3G чтобы определить ориентировочную площадь покрытия, необходимо выходную мощность умножить на 3, так как в среде распространения при более высоких частотах происходит высокое затухание сигнала.
Вариант расчета получается довольно простым: имея на руках данные изначальной площади помещения, которую необходимо покрыть и сигналы базовых станций операторов, мы легко рассчитаем энергетический баланс системы и можем правильно выбрать нужную нам модель GSM-репитера.
Пример № 2: использование делителя неравномерного распределения мощности
В этой системе задействованы две внутренние антенны. Первая из них охватывает площадь 100 м2 (25*4), вторая – 200 м2 (50*4). Чтобы распределить сигнал, был выбран несимметричный делитель с боковым затуханием в 10 дБ, по прямой – 1 дБ.
Применяется это в двух случаях:
- Компенсация потерь на кабеле до дальней антенны в помещениях одинаковой площади;
- Рациональное распределение мощности сигнала в помещениях разных по площади.
Как усилить сигнал в E-GSM диапазоне
Изначально абсолютно все GSM-репитеры Picocell 900 не рассчитаны на E-GSM частоты. Однако частично его затрагивают в силу несовершенства фильтров. Примерно, как это может выглядеть, видно на рисунке ниже. У каждого репитера свой коэффициент усиления. На схеме представлена характеристика модель Picocell SXA 900.
При значении Ку GSM-репитера равным 70:
1024-ый канал усиливается на 70 дБ;
1023-ий – на 69 дБ;
1022-ой – на 68 дБ;
и т. д.
Прочие каналы, вплоть до 1014-го, во внимание мы не берем.
Наши рекомендации
Когда будете выбирать репитер – главное не экономить на оборудовании. Антенны лучше брать с большими коэффициентами усиления, кабель – с большим сечением. Следуя этим нехитрым советам, можно самостоятельно выбрать и установить себе GSM-репитер.