Слабый наружный сигнал? Как спроектировать донорскую антенную систему для больших расстояний

Слабый наружный сигнал — это другая проблема, чем экранированное здание. В экранированном здании сеть присутствует снаружи, а стены ослабляют её. На объекте со слабым сигналом сама сеть находится на пределе ещё до того, как в дело вступает здание. Более мощный внутренний усилитель этого не исправит, поскольку на донорском порту нет сильного сигнала для усиления.

Практическое решение — рассматривать донорскую сторону как отдельный проект. Это означает направленную антенну с достаточным усилением, высоту монтажа с чистой трассой, короткую кабельную линию с низкими потерями и реалистичные ожидания от того, что система сможет обеспечить внутри.

В чём разница между слабой сетью и экранированным зданием?

Различие определяется двумя показаниями: наружным RSRP в предполагаемой точке установки донора и внутренним RSRP в зоне с плохим покрытием. Если наружное показание хорошее, а внутреннее плохое, проблема в здании. Если плохи оба, проблема в донорской линии.

Средние две строки — место, где происходит большинство ошибок проекта. Поставщик предлагает стандартный комплект, монтажник устанавливает небольшую донорскую антенну на парапет, и система либо не показывает нужных результатов, либо самовозбуждается. Недостающим шагом был не усилитель, а донорская линия.

Сколько усиления добавляет донорская антенна с высоким усилением?

Усиление антенны — это мера того, насколько антенна концентрирует энергию в определённом направлении, а не того, сколько энергии она создаёт. Направленная антенна может добавить 10–20 dB по сравнению с небольшой всенаправленной антенной, но только в главном лепестке и только при правильном наведении.

Более высокое усиление означает более узкий луч. Сетчатая антенна 20 dBi, направленная не на тот сектор, может работать хуже, чем логопериодическая 10 dBi, наведённая правильно. Наведение — часть усиления.

Используйте Cell ID и диапазон, записанные при обследовании. Если телефон фиксируется на слабом секторе, когда существует более сильный соседний, поворот донорской антенны на 20–30 градусов может изменить результат. Записывайте показание при каждом направлении, а не угадывайте.

На какой высоте следует устанавливать донорскую антенну?

Высота помогает, поскольку повышает вероятность чистой трассы над крышами, деревьями, холмами и металлическими конструкциями. Сама по себе она не добавляет усиления, и улучшение нелинейно. Увеличение на 5 m на объекте с блокированной трассой может значить больше, чем увеличение на 20 m на объекте, где прямая видимость уже есть.

Ориентир для планирования:

Каждая мачта требует механического расчёта, заземления и молниезащиты. Во многих странах высокая конструкция также требует разрешения. Высота — это решение в области строительства и безопасности не меньше, чем радиочастотное; не позволяйте обсуждению покрытия пропустить его.

Как навести и закрепить донорскую антенну?

Наводите по данным, а не только по азимуту компаса. Начните с Cell ID обслуживающей соты и диапазона, записанных при обследовании, направьте антенну примерно на этот сектор, затем поворачивайте её шагами по 10–20 градусов. На каждом шаге дождитесь обновления телефона или приложения и записывайте RSRP и SINR. Выбирайте направление с лучшим сочетанием обоих показателей, а не только с наибольшим RSRP; немного более слабый, но более чистый сигнал часто обеспечивает лучшую передачу данных.

Зафиксируйте крепление, отметьте итоговое направление на мачте или кронштейне и повторно проверьте показание после затяжки. На узколучевой антенне несколько градусов могут стоить нескольких dB. Гидроизолируйте каждый наружный разъём, заземлите мачту и антенну, оставьте технологическую петлю кабеля и сфотографируйте итоговый монтаж для передаточной документации. Если сигнал впоследствии изменится, отмеченное направление и записанные значения позволят понять, сместилась антенна или изменилась сеть.

Сколько сигнала теряется в коаксиальном кабеле?

Потери в кабеле — тихая причина провала проекта со слабым сигналом. Донорская антенна может добавить 15 dB, затем 80 m тонкого кабеля уберут 10 dB до того, как основной блок увидит сигнал. Те же деньги, потраченные на более короткий маршрут или более толстый кабель, часто дают больше полезной выходной мощности, чем антенна с более высоким усилением.

Типичные вносимые потери коаксиального кабеля с пенной диэлектрической изоляцией на мобильных частотах:

Это плановые диапазоны; фактическое значение зависит от кабеля, разъёмов и монтажа. Добавьте потери в разъёмах и любые потери в делителях. Трасса 30 m из кабеля 1/2 дюйма на 2100 MHz может стоить около 2.5 dB, что приемлемо. Трасса 100 m стоит около 8 dB, что может свести на нет преимущество более крупной антенны.

Держите донорский кабель настолько коротким, насколько позволяет объект. Разместите основной блок рядом с точкой ввода донорской линии, а затем распределяйте сигнал внутри по сервисной стороне, где кабельные трассы могут быть короче, а потерями проще управлять.

Когда вместо этого следует использовать волоконно-оптический репитер?

Волоконно-оптический репитер становится привлекательным, когда расстояние между донорской точкой и зоной покрытия слишком велико для коаксиального кабеля или когда объект разделён на здания или зоны, которые не могут использовать одну коаксиальную магистраль.

Типичные случаи:

• Донорская точка на холме или крыше далеко от здания, которое нужно покрыть.
• Несколько зданий на территории, каждому из которых нужен выносной блок.
• Тоннель, подвал или производственная зона, где коаксиальная трасса длинная и имеет большие потери.
• Объект, где донорская и сервисные антенны не могут обеспечить достаточную развязку в одном корпусе.

Волоконно-оптический основной блок преобразует радиочастотный сигнал в оптический, передаёт его по волокну и преобразует обратно в выносном блоке рядом с сервисными антеннами. Потери на сотнях метров волокна низки по сравнению с коаксиальным кабелем, а выносной блок можно разместить там, где нужны антенны.

Оптическое волокно не всегда лучше автоматически. Оно увеличивает стоимость, требует питания на выносном конце и прокладки волоконной трассы. Используйте его, когда коаксиальная альтернатива технически или экономически хуже, а не как стандартное улучшение.

Какие результаты реалистичны при уровне от -95 до -110 dBm?

Рассмотрим объект с наружным показанием -100 dBm в предполагаемой точке установки донора на 2100 MHz. Логопериодическая антенна 12 dBi и трасса 30 m из кабеля 1/2 дюйма дают:

На расстоянии 20 m в типичной внутренней среде потери на трассе плюс перегородка могут составлять около 70 dB. Принимаемый уровень составит примерно -78 dBm, что пригодно для работы. На расстоянии 40 m через две стены он может упасть до -95 dBm или ниже.

Именно поэтому система для слабого сигнала может хорошо работать на компактной площади, но разочаровывать в большом здании. Основной блок не выдаёт полную номинальную мощность, потому что входной уровень низок. Решение — больше донорского сигнала, а не более мощный внутренний усилитель.

Если наружное показание равно -110 dBm, та же цепочка обеспечивает примерно на 10 dB меньше на сервисной антенне. Радиус покрытия сокращается. В этот момент могут потребоваться более высокая мачта, более крупная антенна, более короткий кабель или волоконно-оптический выносной блок; иначе честный ответ состоит в том, что объект находится на границе возможностей пассивной системы.

Что следует проверить перед покупкой антенны с высоким усилением?

Проверьте четыре вещи, прежде чем тратить деньги на усиление:

1. Есть ли стабильный обслуживающий сектор? Запишите Cell ID и RSRP при нескольких направлениях. Стабильный сектор — кандидат; колеблющийся набор слабых сот — нет.
2. Чиста ли трасса? Ищите холмы, здания, деревья и металлические крыши между антенной и базовой станцией. Высота и направление важнее нескольких dB усиления.
3. Какова длина кабельной трассы? Антенна с высоким усилением, подключённая длинным тонким кабелем, может работать хуже умеренной антенны с коротким толстым кабелем.
4. Какова реалистичная внутренняя цель? Объект со слабым донором не обеспечит такое же покрытие, как объект с сильным сигналом в городе. Согласуйте целевые помещения и ожидаемый уровень до заказа.

Если вы передадите наружные показания, предлагаемое место монтажа и кабельный маршрут, поставщик сможет рассчитать донорскую линию и сказать, жизнеспособен ли проект. Если ответ звучит как «нужны более высокая мачта и волоконно-оптический выносной блок», это полезнее, чем комплект, который приедет и не покажет нужных результатов.