Главная / Статьи / Расчет системы усиления

Расчет системы усиления

Представленный расчет системы усиления сотовой связи подтвердит правильность подбора оборудования и проведенной установки усилителей сигнала сотовой связи.

Для примера возьмем самый простой случай системы усиления мобильной голосовой связи.

Исходные данные

Первоначально нам надо определить исходные данные:

  1. Частотный диапазон, в котором мы принимаем сигнал
  2. Уровень сигнала в месте, где будет или уже установлена внешняя антенна. Для замера уровня сигнала нам понадобится простой телефон, а именно сервис-функция Netmonitor.

Сервис-функции телефона

О том, какой код необходимо набрать на Вашей модели телефона можете прочитать в статье «Сервис-функции телефонов».

Для смартфонов на платформе Android еще проще. Для них имеются множество бесплатных приложений для того чтобы узнать уровень входного сигнала принимаемой станции, а также море другой полезной информации, такие как код сети (MNC), номер Базовой станции (BSIC), ID соты и многое другое.

В наше распоряжение попал смартфон Samsung GT-S5250.

Набираем код *#9999*0# Сервис меню телефона Набираем код *#9999*0# и сразу попадаем в сервис меню телефона.
Главное сервис меню Нажимаем «Назад» несколько раз подряд, пока телефон не вернется в главное меню.
Debug Screen Выбираем первый пункт «Debug Screen», вводим «1» на появившейся виртуальной клавиатуре.
Basic Mode Information Далее, также вводим «1», тем самым выбрав «Basic Mode Information».

И получаем всю необходимую информацию и даже лишнюю. В данном телефоне была установлена сим-карта «Мегафон».

  • RPLMN: 250 -02
  • 250 – код страны (250 – Россия, 255 – Украина, 257 - Беларусь);
  • 02 – код сети (01 – МТС, 02 – Мегафон, 99 – Билайн, 20 – Теле2);
  • GSM 900 – стандарт мобильной связи, в которой сейчас телефон работает;
  • BSIC: 19 – код БС, с которой в данный момент принимается сигнал;
  • BcchFrq: 102 – номер канала Базовой станции на котором осуществляется в данный момент связь, подробнее о каналах и их распределение по операторам читайте в статье «Принцип работы сотовой связи». Действительно, 102 – канал в Санкт-Петербурге используется «Мегафоном» и он находится в диапазоне GSM 900;
  • RSSI: -63 – уровень принимаемого сигнала в дБм;
  • RxLev: 47 – уровень тоже самого сигнала, но уже в других условных единицах, чем больше его значение тем лучше сигнал.

И так предположим, что уровня сигнала замер проводили в месте установки внешней антенны, а усилить сигнал необходимо в небольшой подвальном помещении площадью 40 м². Расчет будем проводить для направления DownLink (сигнал от базовой станции к мобильному телефону).

Выбранное оборудование

AL-900-11 внешняя антенна, направленная, типа «волновой канал», с коэффициентом усиления Ку=11 дБ PicoCell 900 SXB репитер с коэффициентом усиления Ку=60 дБ и выходной мощностью до P=10 мВт AP-800/2700-7/9 ID внутренняя панельная антенна с коэффициентом усиления в диапазоне частот 900 Мгц - Ку=60 дБ Кабель 5D-FB при небольшой длине сильного затухания сигнала он не внесет
AL-900-11 внешняя антенна PicoCell 900 SXB репитер AP-800/2700-7/9 ID внутренняя панельная антенна Кабель 5D-FB

Схема системы усиления мобильной связи будет следующая:

Схема системы усиления мобильной связи

Методика расчета следующая:

  1. Померили уровень сигнала телефоном в точке предварительной установки внешней антенны: -63 дБм. Коэффициент усиления антенны 11 дБ, соответственно на выходе антенны имеем сигнал -63 + 11 = -52 дБм.
  2. У любого кабеля есть свои радиочастотные характеристики. Например, для нашего кабеля 5D-FB на 100 метрах на частоте 900 МГц теряется 19,7 дБ (см. технические характеристики). Чем выше частота сигнала, тем больше потери в кабеле. Соответственно на 10 метрах потеряется около 2 дБ. Таким образом, на вход репитера приходит сигнал -52 -2 = -54 дБ.
  3. Смотрим коэффициент усиления репитера в его технических характеристиках (в нашем случае у 900SXB Ку=60 дБ). Получаем на выходе усилителя: -54 +60 = +6 дБм.
  4. В кабеле от репитера до внутренней антенны на длине 5 метров потери будут примерно 1дБ.
    Таким образом, на вход внутренней антенны приходит сигнал +6 -1 = +5 дБм.
  5. Коэффициент усиления антенны AP-800/2700-7/9 ID на частоте 900 МГц Ку=7 дБ. Таким образом, антенна будет излучать сигнал с уровнем +5 +7= + 12 дБм.

Схема системы с коэффициентами усиления мобильной связи

Для того чтобы перевести уровень сигнала из дБм в мВт воспользуемся формулой: P[мВт] =10^(0,1* P[дБм]). В нашем случае: P[мВт] =10^(0,1*12)=15,8 мВт.

Для того чтобы оценить площадь покрытия и не проводить сложных математических расчетов затухания сигнала в пространстве, на основе экспериментальных данных установлено: что если уровень сигнала в мВт домножить на коэффициент 4 для диапазона 900 МГц (для диапазона 1800 МГЦ - на коэффициент 3), то можно получить примерную площадь покрытия в м². При наличии стен и перегородок площадь может оказаться существенно меньше.

Таким образом, S=15,8*4=63,2 м².

Следовательно поставленная нами задача обеспечить усиление связи в помещении 40 м2 будет выполнена, если в нем отсутствуют перегородки и другие препятствия распространения сигнала.

Когда выбираете репитер, антенны, кабель – старайтесь не экономить на оборудовании. Антенны берите с большими коэффициентами усиления, и кабель старайтесь по возможности брать с большим сечением. Всё это позволит получить максимальный результат после установки системы.

Собственно говоря, обладая этими знаниями можно самостоятельно подобрать и установить себе репитер GSM, хотя мы настоятельно рекомендуем воспользоваться услугами наших специалистов или проконсультировать по выбору оборудования по т. (812) 99-22-907.