Большая мощность репитера — это плюс или минус?

Несомненно, намереваясь улучшить покрытие мобильной связи, мы покупаем усилитель, в первую очередь для того, чтобы уровень сигнала GSM (3G или LTE) увеличился. В каком-то смысле, логично предположить, что чем больше коэффициент усиления репитера, чем больше его выходная мощность, тем больший эффект мы получим. Однако на практике это не совсем так. Выбирая усилитель для установки, антенны к нему, желательно обходиться минимальными средствами и, что называется, не переборщить.

Если, к примеру, для обеспечения покрытия в однокомнатной квартире, взять репитер GSM, мощность которого рассчитана площадь трех комнат и больше, возникает опасность переизлучения между внутренними антеннами и внешней, что вызовет самовозбуждение системы, о чем мы более подробно писали в одной из статей. В результате этого качество сигнала внутри помещения может не только не улучшиться, но наоборот, стать хуже.

Что же делать, когда с одной стороны мощность усилителя подобрана правильно, с другой стороны расположение и особенности планировки помещения не позволяют разнести антенны на достаточное расстояние, вследствие чего возникает риск вышеупомянутого переизлучения антенн, так называемой обратной связи. Для таких случаев производители усилителей делают репитеры с дополнительными функциями, позволяющими минимизировать подобные риски.

Автоматическая регулировка усиления. Как это работает?

В первую очередь это система автоматической регулировки усиления (AGC – automatic gain control) которая ставится либо по тракту Downlink (станция-абонент), либо Uplink (абонент-станция), либо сразу по обоим трактам, что, разумеется, предпочтительней. Что это такое? Это специальная радиосхема, состоящая из элементов, позволяющих отследить необходимые минимальные уровни сигнала, которые необходимо подать или на абонентские станции (мобильные телефоны, модемы, роутеры 4G), или на базовую станцию для того, чтобы мобильная связь хорошо работала.

Схема автоматической регулировки усиления (АРУ), это отнюдь не компьютерная программа, однако определенные интеллектуальные задачи она решает. Как это работает? АРУ отслеживает уровень сигнала, поступающего на вход в тракта усиления, а так же выходящий из него, и на основании этих данных регулирует коэффициент усиления, чтобы на выходе репитера получить необходимые значения заданной мощности. Это в определенной мере может обезопасить от вышеупомянутых явлений самовозбуждения и различных искажения сигнала.

Тем не менее, как и любая система автоматики, регулирующая процессы, АРУ имеет определенные ограничения по эффективности применения. К примеру, так же как и самая современная ABS (anti-lock bracking system) в автомобиле будет бесполезна, если его разогнать до 100 км/ч на льду. Задача, которая ставится перед АРУ – минимизировать негативные процессы, которые могут возникнуть либо при неправильной установке антенн, либо в силу объективных особенностей конфигурации объекта и его расположения по отношению к базовой станции. Поэтому, желательно избавиться от излишних иллюзий, что АРУ, она же AGC по-английски, способна полностью обезопасить от всех возможных проблем.

..как и любая система автоматики, регулирующая процессы, АРУ имеет определенные ограничения по эффективности применения.

Другой опцией, на которой хотелось бы остановиться, является система ручной регулировки усиления, а точнее даже система ручного уменьшения мощности сигнала. Звучит, согласимся, в действительности странно, на фоне стандартной задачи именно увеличить сигнал мобильной связи в помещении. Однако, как мы уже говорили выше, высокий или завышенный уровень сигнала может привнести нежелательное влияние на работу усилителя GSM.

Зачем нужна ручная регулировка мощности репитера?

Ручная регулировка усиления (MGC – manual gain control) позволяет, уже исходя из самого названия, самостоятельно настраивать работу репитера, понижая уровни сигнала. Как правило, такая регулировка ставится как на таракт Uplink, так и Downlink. Система MGC значительно расширяет возможности схемы усиления, позволяя использовать ее в таких ситуациях, когда автоматическая регулировка не смогла бы адекватно справиться с возникающими перегрузками.

В большинстве случаев, система ручной регулировки устанавливается на усилителях с довольно высокой выходной мощностью и это вполне понятно, ведь когда мы имеем дело с репитерами которые могут создать покрытие 800, 1000 кв. м. и выше, где используются сплиттеры и разветвители сигнала для получения покрытия в разных точках, опасности связанные попаданием сигнала от внутренних антенн на внешнюю значительно возрастают. С помощью этой системы установщик может делать замеры сигнала в помещении и занижать сигнал по линии станция – абонент, до того уровня, пока покрытие не будет соответствовать нормальному, такому, как получают наши телефоны на улице, в районе от – 70 дл – 90 дБм.

Пример тестирования сигнала 3G 2100 МГц (B1). При включении усилителя видно, что уровень сигнала внутри помещения явно завышен — 51 дБм и нуждается в понижении.

Для ручной регулировки усиления используются различные приборные средства, это может быть и шлицевой механизм, позволяющий с помощью поворота условного “винта” выставлять необходимые параметры, тумблера, включающие понижение уровня сигнала, а так же кнопочные решения с демонстрацией параметров на дисплее. Чем меньше шаг регулировки, тем точнее можно добиться желаемого результата. Как известно коэффициент усиления в радиотехнике величина логарифмическая, измеряемая в децибелах (дБ), соответственно единицы. в которых работает шкала ручной регулировки так же обозначается в дБ. Шаг 1 дБ – вполне приемлемое значение, для решения большинства задач, где требуется понизить мощность репитера GSM (3G, 4G).

Репитер Lintratek GDW KW25A усиливает все три диапазона мобильной связи — GSM 900 МГц, LTE 1800 МГц и 3G 2100 МГц и по каждому из них имеет блок аттенюации (понижения уровня усиления)

Для наглядности рассмотрим панель управления на трехдиапазонном репитере GSM/LTE/3G, представленном в нашем магазине – Lintratek GDW KW25A. Это довольно мощное устройство с выходной мощностью 25 дБм (около 300 мВт), позволяющее обеспечить покрытие мобильной связи на площади до 1000 кв. м. и больше. Инструменты управления на этом репитере представлены в виде трех блоков по каждому частотному диапазону — 900, 1800, 2100 МГц, в каждом из которых расположен ряд тумблеров системы ручной регулировки усиления.

Панель блока ATT репитера Lintratek GDW KW25A. Помимо использования тумблеров для ослабления усиления, можно также осуществлять контроль за параметрами системы — видеть данные входного сигнала, а так же сигнализацию в случае возникновения самовозбуждения (светодиод ALM).

Каждый ряд (ATT — attenuation) разделен на две секции по 5 тумблеров, над которыми стоят надписи Down и Up, как видно на изображении. Как уже многие догадались, эти слова обозначают группы тумблеров, отвечающих за тракты Downlink (с 1 по 5) и Uplink (с 6 по 10). При этом применена довольно остроумная система, где с помощью геометрической прогрессии определены номиналы по каждому тумблеру и где тумблер 1 соответствует 1 дБ, а далее 2 – 2 дБ, 3 – 4 дБ, 4 – 8 дБ, 5 – 16 дБ. Соответственно и в группе “Up” номера тумблеров означают: 6 – 1 дБ, 7 – 2 дБ, 8 – 4 дБ, 9 – 8 дБ, 10 – 16 дБ. Как видим, суммарно по каждой секции можно получить понижение усиления до 31 дБ, а это почти половина усиливающих возможностей репитера! При этом комбинируя включаемые тумблера можно добиться любого значения, начиная от 1 дБ до 31. К примеру, если необходимо добиться понижения усиления на 9 дБ по линии Downlink, необходимо включить одновременно 4-й и 1-й тумблера, а для понижения мощности антенны, излучающей на базовую станцию, на 19 дБ требуется в секции “Up” включить тумблера 6, 7 и 10.

Что важно знать при установке мощного репитера

Важно отметить, что у мощных репитеров, помимо сложностей с переизлучением между антеннами, не меньшую проблему может представлять слишком большой уровень сигнала на базовую станцию, на которую направлена внешняя антенна. Если подобное явление возникает, получается нежелательный эффект в результате которого, базовая станция будет видеть “видеть” только тех абонентов, которые работают через усилитель, все же остальные в округе для нее окажутся “далеко”. Иными словами хорошая связь будет только абонентов работающих через репитер, а остальные же будут страдать. Результатом этого могут стать участившиеся жалобы на качество мобильной связи со стороны абонентов, оператор подаст заявление в Укрчастотнадзор, тот соответственно начнет искать причину, а найдя ее, заставит отключить усилитель.

…у мощных репитеров, помимо сложностей с переизлучением между антеннами, не меньшую проблему может представлять слишком большой уровень сигнала на базовую станцию, на которую направлена внешняя антенна.

Для того, чтобы подобных трений ни с операторами, ни с государством не возникало, необходимо выставить минимальные уровни сигнала, излучаемого от репитера на базовую станцию. Как это сделать? Естественно эмпирическим, опытным путем, начать с самого большого понижения, например с 31 дБ, как это можно сделать на усилителе Lintratek GDW KW25A, и посмотреть как на нем будет работать система. Если будут какие-то проблемы в работе мобильных телефонов внутри здания, постепенно по 1 дБ добавлять усиление по тракту Uplink.

Отметим, что подобное понижение мощности по линии Uplink наиболее актуально в пределах города, где, как правило, базовые станции находятся рядом. За городом, если вы ставите мощный репитер, а базовая станция находится на расстоянии 10 км, вряд ли стоит опасаться, что могут возникнуть проблемы с Укрчастотнадзором. Тем не менее, если вы используете GSM/3G/4G репитер с ручной регулировкой мощности, желательно выставить минимальные уровни излучения в сторону базовых станций оператора, на которых вся система будет работать нормально.

…желательно выставить минимальные уровни излучения в сторону базовых станций оператора, на которых вся система будет работать нормально.

Отметим также, что правильно установленный репитер GSM, никогда не создаст проблем ни для его владельца, ни для оператора, ни для государства. Все вышесказанное относится в первую очередь к усилителям высокой мощности (площадь покрытия от 800 кв. м и выше), устанавливаемым в городской черте, в гораздо меньшей степени для этих же усилителей, устанавливаемых на большом расстоянии от базовой станции (от 4 км и больше). Но именно для этого такие усилители и снабжены системами ручной регулировки, дабы не создавать никому сложностей.

К усилителям малой и средней мощности (менее 500 кв м покрытие) проблема сверхвысокого излучения на базовую станцию практически не относится, ведь мощность, которую они выдают, вполне сравнима с мощностью мобильного телефона, а многие из них оснащены вышеупомянутой системой АРУ. Поэтому отличить мобильный телефон от репитера, зачастую очень сложно. Самое главное правильно подобрать внешнюю антенну и не применять ту, у которой слишком высокий коэффициент усиления. Кроме того, в самых крайних случаях, например, когда базовая станция находится в прямой видимости, а нужно усилить GSM сигнал в подвале, можно применять специальные статические аттенюаторы, понижающие мощность, и ставящиеся между усилителем и коаксиальным кабелем, идущим к внешней антенне.

Пример фиксированного аттенюатора присоединяемого к кабелю (разъем N-female) и входу репитера (разъем N-male). Как правило используются аттенюаторы 10 дБ (снижение усиления на 10 дБ)

Надеемся, данная статья немного раскрыла завесу над вопросом – почему иногда требуется ослабить сигнал в схеме усиления мобильной связи. Спасибо всем, кто дочитал до этих строк).