Техническая поддержка по замеру сигнала и установке репитеров

Наружная антенна, направленная на базовую станцию, устанавливается на крыше или на стене здания в месте, обеспечивающем наилучшую «радиовидимость» ближайшей базовой станции сотовой сети. Часто на месте установки отсутствует прямая видимость антенн базовой станции, поэтому ориентация наружной антенны не всегда совпадает с направлением на базовую станцию: ретранслятор работает по сигналу, отраженному от ближайших зданий, металлических конструкций и крыш домов. Предварительный выбор места установки осуществляется с использованием сотового телефона, подключенного к внешней антенне. Желательно, чтобы сотовый телефон работал в специальном "сервисном" режиме (настроен на соответствующий управляющий канал и индицирует уровень принимаемого сигнала).

В случае работы на открытой местности антенна, направленная к абонентам, устанавливается на крыше, стене здания или в другом удобном месте и ориентируется в направлении зоны обслуживания. В случае работы внутри здания абонентские антенны устанавливаются на стенах или на потолках помещений в местах, обеспечивающих наименьшую длину кабелей разводки ВЧ сигнала и удаленность абонентских телефонов от антенн на расстояние не менее 1м во избежание перегрузки ретранслятора.

Антенны ориентируются с целью наилучшего покрытия помещения. Наилучшее расположение панельных антенн – горизонтально около плинтуса или потолка, для потолочных антенн – в центре потолка. Для нормальной работы ретранслятора должна обеспечиваться максимально возможная электромагнитная экранировка между антеннами с учетом затухания в подводящих кабелях. Уровень экранировки должен быть как минимум на 20 дБ больше, чем установленное усиление ретранслятора. развязка

Это условие можно обеспечить следующими методами:

• использованием направленных свойств антенн (подавление заднего лепестка диаграммы направленности наружной антенны более 15 дБ, внутренней панельной антенны – около 10 дБ),
• использованием экранирующих свойств конструкций зданий (железобетонные стены, железобетонные перекрытия и толстые кирпичные стены вносят затухание порядка 25...35 дБ, металлическая кровля крыши в хорошем состоянии создает практически полную экранировку),
• пространственным разносом антенн (затухание при вертикальном разносе 10 метров примерно равно 50 дБ).

Длина кабеля между выходом ретранслятора и антенной, должна быть минимальной для получения наибольшего радиуса зоны покрытия.

В случаях, когда неизбежно получается большая длина кабеля, например, из-за особенностей планировки помещений или из-за требований к фасаду здания, следует выбирать марку кабеля с меньшими потерями, по крайней мере, для его наибольшей (магистральной) части.

При монтаже ретранслятора следует добиваться свободного прохождения охлаждающего воздуха между пластинами радиатора. Нельзя устанавливать ретранслятор в замкнутом пространстве (например, внутри шкафов или в закрываемых нишах с малым объемом воздуха), а также вблизи отопительных приборов, т.к. это может привести к его перегреву и выходу из строя.

На рисунке 4 изображена упрощенная последовательность предварительных монтажных работ. Основные назначения предварительного монтажа – определение достижимого качества работы системы на данном объекте и демонстрация этого результата заказчику.

3.1. Установите ретранслятор на вертикальной ровной поверхности разъемом питания вниз с помощью крепежных отверстий, расположенных на корпусе. Должно обеспечиваться свободное прохождение воздуха вдоль радиатора на задней стенке корпуса ретранслятора. Не следует устанавливать ретранслятор и адаптер питания вблизи отопительных приборов во избежание их перегрева.

3.2. Закрепите антенны и проложите от них ВЧ кабели к ретранслятору. Разъемное соединение кабеля с наружной антенной (направленной на базовую станцию) необходимо тщательно герметизировать специальными средствами: силиконовым герметиком и гермолентой. Подсоедините к кабелю антенны направленной на базовую станцию сотовый телефон, работающий в инженерном («сервисном») режиме, проверьте наличие сигналов базовых станций. Направьте антенну по максимуму сигнала базовых станций нужных операторов связи. Если требуются сигналы всех операторов, то рекомендуется направить антенну так, чтобы сигналы были максимально одинаковыми, т.е. следует направлять антенну на базовую станцию самого «слабого» оператора.

3.3. Присоедините разъемы кабелей от антенн к соответствующим разъемам ретранслятора (см. рис.1). Внутренние поверхности ВЧ разъемов должны быть чистыми. В случае попадания пыли или влаги внутрь ВЧ разъемов следует перед соединением протереть их ветошью или ватным тампоном, смоченными чистым спиртом и высушить.

3.4. Подключите адаптер к сети питания. Подключите шнур питания от адаптера к разъему ретранслятора. Шнур питания должен быть проложен свободно, без натяжения.

3.5. Приступайте к регулировке системы с учетом рекомендаций, приведенных в следующем разделе.

Регулировка ретранслятора SXA с дисплеем

4.1. Включите питание ретранслятора.

4.2. Установите усиление, достаточное для выхода ретранслятора на максимальную выходную мощность, но ниже срабатывания системы автоматической регулировки мощности (АРМ), так как при этом усиление автоматически снижается. Допускается кратковременное срабатывание АРМ (символ ), характерное изменяющемуся трафику базовых станций сотовых систем. Если уровня сигнала от базовой станции недостаточно, следует скорректировать направление наружной антенны по максимуму сигналов базовой станций нужного оператора связи.

4.3. Убедитесь в отсутствии самовозбуждения ретранслятора. Признаком самовозбуждения является наличие выходной мощности на базовую станцию (символ ) при отсутствии работающих телефонов абонентов. Если согласно измерениям или расчетам известно, что уровня сигналов от базовой станции недостаточно для того, чтобы ретранслятор «вышел на полную мощность», а индикатор ретранслятора (символ ) показывает полную шкалу, то это, как правило, указывает на самовозбуждение, либо сигнал от базовых станций других операторов существенно выше того, для которого делался расчет. Удобно пользоваться следующим методом: при увеличении усиления на 1..2 дБ уровень выходной мощности также должен увеличиться на 1..2 дБм; если происходит скачок мощности на 3..4 дБм и более, то это означает наступление неустойчивости или порог самовозбуждения. Для устойчивой работы ретранслятора рекомендуется установить усиление на 2..4 дБ ниже того значения, при котором происходит «скачок» мощности.

4.4. Проверьте работу ретранслятора, используя сотовый телефон в инженерном режиме. При необходимости выполните окончательную ориентацию и установку антенн для обеспечения наилучших условий связи.

4.5. Включите питание ретранслятора. В меню НАСТРОЙКА/ПИТАНИЕ, проверьте, что оба канала ретранслятора включены.

4.6. В меню НАСТРОЙКА /УСИЛЕНИЕ установите усиление в канале DN «станция – телефон», достаточное для выхода ретранслятора на максимальную выходную мощность, но ниже срабатывания системы автоматической регулировки мощности (АРМ), при этом появляется значок А, так как в этом режиме усиление в канале «станция – телефон» автоматически снижается. Допускается кратковременное срабатывание АРМ характерное изменяющемуся трафику базовых станций сотовых систем. Если уровня сигнала от базовой станции не достаточно при максимальном усилении, то следует скорректировать направление наружной антенны по максимуму сигналов базовой станций нужного оператора связи.

4.7. Установите усиление в канале UP «телефон – станция», близкое к значению установленному в канале «станция – телефон». В GSM системе допускается разбаланс усилений в каналах не более 6 дБ, именно по этой причине не рекомендуется доводить усиление в канале «станция – телефон» до срабатывания АРМ, т.к. в этом случае становится неизвестно значение усиления.

4.8. Убедитесь в отсутствии самовозбуждения ретранслятора. Признаком самовозбуждения являться наличие постоянного уровня выходной мощности в канале «телефон–станция» при отсутствии работающих телефонов абонентов. Если согласно измерениям или расчетам известно, что уровня сигналов от базовой станции не достаточно для того, чтобы ретранслятор «вышел на полную мощность», а индикатор ретранслятора показывает полную шкалу, и при этом появляется значок – Р , то это однозначно указывает на самовозбуждение.

Удобно пользоваться следующим методом: при увеличении усиления на 1 дБ уровень выходной мощности также должен увеличиться на 1 дБм, если происходит скачок мощности на 2 дБм и более, то это означает наступление самовозбуждения. Для устойчивой работы ретранслятора рекомендуется установить усиление на 2–4 дБ ниже того значения, при котором происходит «скачок» мощности.

Измените ориентацию и взаимное расположение антенн. При правильной установке антенн и коэффициентов усиления не должен постоянно светиться значок Р.

4.9. Проверьте работу ретранслятора, используя сотовый телефон в инженерном режиме. При необходимости выполните окончательную ориентацию и установку антенн для обеспечения наилучших условий связи.

Помните! Ретранслятор – это ультралинейное устройство, предназначенное для компенсации затухания сигналов между телефоном и базовой станцией (некое подобие бинокля, одна половина которого наведена на базовую станцию, а другая на абонентов). При правильной настройке ретранслятора базовая станция не «замечает» его наличия в системе, но абоненты, попадающие в зону действия ретранслятора, становятся «ближе». Однако при возбуждении ретранслятор из «прозрачного» устройства становится источником радиопомех для сотовой сети. Эти помехи мешают работать близко расположенным базовым станциям. Образно выражаясь, ретранслятор при возбуждении превращается из сфокусированной оптики, «приближающей» абонентов, в мощный прожектор, «ослепляющий» базовые станции, на которые направлена его антенна.

В рамках данного раздела представляется возможным привести только методические рекомендации и примеры простых расчетов по графикам. Расчет по графикам сильно упрощен и не учитывает многих факторов, но позволяет оценить как саму возможность установки системы, так и определить необходимое усиление антенн, тип ретранслятора и т.д. На рисунке 5 приведены зависимости распространения (затухания) радиосигналов сотовых систем GSM-900, GSM-1800 от удаления приемника от передатчика и от условий приема. Этими графиками удобно пользоваться как при расчете приемного сигнала ретранслятора (ретранслятор является приемником сигналов базовых станций), так и при расчете его зоны покрытия (ретранслятор рассматривается как передатчик усиленных сигналов).

Рисунок : Распространение радиосигналов сотовых систем GSM-900.

Рисунок : Распространение радиосигналов сотовых систем GSM-1800.

Наилучшим методом получения исходных данных является измерение на объекте. При отсутствии специальной измерительной техники для получения примерных величин можно использовать сотовый телефон с включенным инженерным меню. Необходимо измерить не только уровни контрольных и голосовых каналов нужного оператора, но и всех остальных, т.к. близко расположенная «ненужная» базовая станция перегрузит ретранслятор.

1. Типичная эквивалентная излучаемая мощность (ЭИМ) базовой станции (БС) составляет +50дБм на 1 частотный канал, каждое удвоение каналов дает +3 дБ. Для примера берем типичный случай: 1 контрольный и 3 голосовых, итого 4-е частотных канала, т.е. +50+3+3=56 дБм. И это самая близкая БС к ретранслятору, т.е. другие БС не мешают.

2. Затухание на интервале 5 км между БС и антенной ретранслятора определяем по графику (или измеряем), допустим, для вышки 3..4 м это будет примерно 120 дБ.

3. Усиление приемной антенны 14 дБ, потери в кабеле 3 дБ. Суммируем: +56-120+14-3=-53 дБм (на входе ретранслятора). Измерения должны показать уровень минус 59..60 дБм на контрольном канале, плюс поправка на 4-е канала +6 дБ.

4. Максимальное усиление ретранслятора +65 дБ. Тогда выходная мощность будет -53+65=+12 дБм (~16мВт) и ограничения мощности не будет. Таким образом, на каждый частотный канал придется по 4 мВт, или +6 дБм (подразумеваем, что уровни каналов на выходе ретранслятора одинаковые).

5. Усиление абонентской антенны +6 дБ, потери в кабеле 2 дБ. ЭИМ ретранслятора для одного частотного канала: +6+6-2=+10 дБм.

6. Минимальный уровень приемного сигнала для телефона берем минус 80 дБм, тогда допустимое затухание от абонентской антенны до телефона: +10-(-80)=90 дБ.

7. Определить зону покрытия ретранслятора можно по рисунку 5 для открытой местности или по рисунку 6 по плану помещений. Вообще для помещений очень важно заранее определить места расположения и диаграммы направленности антенн и количество разветвителей, т.к. от этого зависят потери в кабелях разводки.

На рисунке 6 приведен график затухания радиосигналов с частотой 900 МГц, 1800 МГц между двумя горизонтально разнесенными антеннами в прямой видимости и без учета их коэффициентов усиления и величин отношений «вперед–назад». Этим графиком удобно пользоваться при расчете степени экранировки между абонентскими антеннами и антенной направленной на БС для получения возможности установить необходимое (расчетное) усиление ретранслятора.

Рисунок: Зависимость затухания на частоте 900 МГц при горизонтальном разносе дипольных антенн.

Рисунок : Распространение радиосигналов сотовых систем GSM-1800.

На практике для повышения стабильности системы необходимо добиваться экранировки антенн на 20..30 дБ больше, чем установленное усиление ретранслятора. Степень экранировки антенн должна быть больше усиления, как минимум на 20 дБ, иначе система будет нестабильна и может самовозбуждаться, например, при дожде за счет изменения диаграммы заднего лепестка антенны расположенной на мокрой стене.

Для обеспечения экранировки часто используют экранирующие свойства различных конструкций зданий. В таблице приведены экранирующие свойства типичных конструкций:

При расчете экранировки между антеннами обычно учитывается отношение «вперед–назад» антенны, как правило около 20 дБ относительно усиления вперед для антенн типа Yagi и больших панельных антенн и примерно 10 дБ для «комнатных» панельных антенн. У потолочных и штыревых антенн отношение «вперед-назад» отсутствует. Кроме того, на заднем лепестке антенны присутствуют два «провала» в диаграмме, примерно под углами 120˚ относительно главного (переднего) лепестка, поэтому антенны рекомендуется ориентировать не «спина к спине» (180˚), а под углом 120˚.

Помните! Ретранслятор – это ультралинейное устройство, предназначенное для компенсации затухания сигналов между телефоном и базовой станцией (некое подобие бинокля, одна половина которого наведена на базовую станцию, а другая на абонентов). При правильной настройке ретранслятора базовая станция не «замечает» наличия ретранслятора в системе, но абоненты, попадающие в зону его действия, становятся «ближе». Однако при возбуждении ретранслятор из «прозрачного» устройства становится источником радиопомех для сотовой сети. Эти помехи мешают работать близко расположенным базовым станциям. Образно выражаясь, ретранслятор при возбуждении превращается из сфокусированной оптики, «приближающей» абонентов, в мощный прожектор, «ослепляющий» все базовые станции, на которые направлена его антенна. Для устранения долговременной работы в режиме возбуждения ретранслятор снабжен системой защиты сети, которая отслеживает работу канала «телефон – базовая станция». Если эта система защиты периодически срабатывает и отключает ретранслятор, то это означает, что СИСТЕМА УСТАНОВЛЕНА ИЛИ НАСТРОЕНА НЕКОРРЕКТНО! Допускается отключение системы защиты сети, только если в зоне действия ретранслятора находится большое количество абонентов (рестораны, торговые залы, выставочные площадки и т.п.) и они могут создавать долговременную непрерывную мощность в канале «телефон – базовая станция». Однако опытный специалист и в этом случае может настроить ее параметры так, чтобы не происходило ложных срабатываний и отключений.

Ответ: Используйте анализатор спектра или мобильный телефон в тестовом режиме для поиска места и направления донорной антенны где уровень сигнала нужной базовой станции (далее БС) наибольший. Донорная антенна должна быть в зоне покрытия донорной БС нужного диапазона частот.

Ответ: Проверьте КСВ антенны и кабеля. Типичное значение КСВ не превышает 1,5. После этого проверьте уровень сигнала поступающего на репитер.

Ответ: Проверьте "развязку" между донорной и сервисными антеннами. Усиление репитера должно быть меньше уровня "развязки" как минимум на 15дБ. Если установить большее усиление то система станет нестабильна и если возникнет самовозбуждение, то система защиты сети снизит усиление или отключит репитер для устранения возникнувшей помехи.

Ответ: Подключите донорную антенну к мобильному телефону в тестовом режиме для поиска места и направления донорной антенны где качество сигнала нужной БС имеет наилучшее значение параметра RxQual.

Ответ: Для решения этой проблемы прежде всего проверьте "развязку" между донорной и сервисными антеннами. Усиление репитера должно быть меньше уровня "развязки" как минимум на 15дБ.

Ответ: С помощью анализатора спектра поверьте параметры сигнала в зоне покрытия с включенным и с выключенным репитером. Сравните значения для обнаружения мест возникновения интерференции, при необходимости скорректируйте расположение сервисных антенн.

Ответ: Проверьте и установите корректное усиление репитера в направлении базовой станции (UpLink). Измерьте уровень шума репитера на частотах ближайших БС и расчитайте затухание до них с учетом усиления антенны БС около 18дБ. Если шум репитера достигнет приемников базовой станции с уровнем более -116дБм, то этот шум будет резко уменьшать зону покрытия "ослепленных" БС. Для устранения шумовых помех необходимо еще снизить усиление UpLink или установить донорную антенну с меньшим усилением. Если расстояние до БС меньше 1км (например в черте города), то для дополнительного снижения уровня шума репитера можно установить аттенюатор 10-20дБ в кабель донорной антенны, это также снизит уровень мощности репитера в канале UpLink, но при малом расстоянии до БС мощность не требуется.

Обязательно согласовывайте место установки репитеров с техническими службами операторов на предмет помехового воздействия на БС расположенных в зоне "видимости" донорной антенны репитера!

Ответ: Проконсультируйтесь с оператором по вопросу выбора донорной станции. Например, если базовые станции "спальных" районов имеют низкий трафик в дневное время, то оператор может рекомендовать направить донорную антенну на более удаленную, но менее нагруженную станцию.

Ответ: Необходимо скорректировать усиление так, чтобы усиление в сторону БС (тракт UpLink) было меньше, чем в сторону абонентов (тракт DownLink), но не более чем на 10дБ. В крайних случаях, например когда возникает шумовая помеха, допускается разбаланс до 15-20дБ.

Ответ: Для решения этой проблемы прежде всего проверьте "развязку" между донорной и сервисными антеннами. Усиление репитера должно быть меньше уровня "развязки" как минимум на 15дБ. Параметр RxQual в зоне покрытия не должен ухудшаться, по сравнению с донорным сигналом, или ухудшение должно быть не значительным.

Ответ: Подключите донорную антенну к мобильному телефону в тестовом режиме для поиска места и направления донорной антенны, чтобы уровень сигнала BCCH от выбранной БС был как минимум на 6дБ больше, чем от остальных БС.

Ответ: Определите величину приоритета и измерьте уровни сигналов другого диапазона в местах проникновения (обычно около оконных проемов). Используйте дополнительные антенны, чтобы в этих местах уровень сигналов нужного диапазона превышал величину приоритета. Если уровень приоритета слишком большой – необходимо использовать репитер на тот диапазон частот, которому оператор установил столь высокий приоритет в данной местности.

Ответ: Переместите сервисные антенны от окон таким образом, чтобы сигнал не проникал наружу здания. Другое решение – использовать панельные антенны направленные от окон внутрь помещений.

Ответ: Необходимо уменьшить уровень подводимого сигнала до минимально необходимого уровня снизив усиление репитера.

Ответ: Проведите заново замеры для изменившегося частотного плана и внесите изменения в соответствии с новыми расчетами. Если использование старого репитера невозможно по техническим характеристикам – обратитесь к оператору и производителю оборудования для поиска решения проблемы.