УСТРОЙСТВО УСИЛЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА 3G В ЗОНАХ НЕУВЕРЕННОГО ПРИЕМА

Настоящая полезная модель относится к оборудованию сотовой связи, а более точно касается устройства усиления и передачи сигнала 3G в зонах неуверенного приема.
В настоящее время, когда услуги сотовой связи стали неотъемлемой частью жизни современных людей, к качеству связи предъявляются высокие требования, которые должны отвечать современным стандартам устойчивой бесперебойной сотовой связи. Работа с электронной почтой, GPS навигация, просмотр мультимедиа контента, а так же использование всевозможных приложений - всем этим можно комфортно воспользоваться только при наличии устойчивого и достаточно быстрого канала связи.
Тем не менее, в повседневной жизни часто бывают ситуации, когда сигналы сотовой связи в тех или иных местах имеют низкий уровень, что не позволяет иметь устойчивую связь и, как следствие, низкую скорость интернет соединения. Причиной этому чаще всего бывают затухания сигнала сотовой связи, обусловленные препятствиями, возникающими на пути распространения радиосигнала. Это может быть архитектура здания, рельеф местности и другое, в частности, подвал, подземная стоянка, помещения внутри железобетонных зданий и т.д. Характерной особенностью таких условий приема сигналов GSM и 3G является то, что, как правило, сигнал на внешней стороне зданий или непосредственно у окон имеет достаточный уровень. Именно на решение задачи передачи устойчивого сигнала GSM и 3G сотовой связи в зоны неуверенного приема направлены многие современные разработки.
Широко известны усилители сотовой связи, например, http://www.countrynet.ru/gsm/usilenie-3g-signala и http://konnektim.ru/services/internet-signal-amplification
Описанные усилители сотовой связи построены на базе репитера GSM и 3G и содержат внешнюю пассивную антенну с невысоким коэффициентом усиления, которая посредством коаксиального кабеля соединена с репитером. Внешняя антенна установлена вне помещения, в котором необходимо обеспечить необходимый уровень сигнала, преимущественно на крыше, и ориентирована в сторону ближайшей базовой станции оператора сотовой связи. Репитер осуществляет усиление принимаемого сигнала сотовой связи, затем усиленный сигнал по кабелю поступает на внутреннюю антенну, которая передает сигнал в зону неуверенного приема. Таким образом, сигнал от базовой станции доходит до абонента, находящегося в зоне неуверенного приема, например, в железобетонном здании или в подвале. Передача сигнала от абонента до базовой станции осуществляется в обратном порядке. Коаксиальный кабель, посредством которого внешняя антенна соединена с репитером, вносит значительное (около 5 дБ) затухание сигнала, а именно, ухудшает коэффициент шума в том случае, когда сигнал идет от базовой станции к абоненту, и подавляет полезный сигнал в случае передачи от абонента к базовой станции.
В основу полезной модели положена задача разработать устройство усиления и передачи сигнала 3G в зонах неуверенного приема, в которой благодаря предложенному конструктивному выполнению значительно улучшался бы коэффициент шума, что позволяло бы устойчиво принимать и передавать сигналы сотовой связи в зонах неуверенного приема при меньших уровнях входящих сигналов.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве усиления и передачи сигнала 3G в зонах неуверенного приема, содержащем входной приемо-передающий блок, выполненный с возможностью приема - передачи сигнала 3G от базовой станции и соединенный с усилителем сигнала, подключенным к блоку передачи усиленного сигнала, соединенным с выходным приемо-передающим блоком, выполненным с возможностью приема-передачи сигнала 3G абоненту в зонах неуверенного приема, согласно полезной модели, усилитель сигнала включает блок двухступенчатого усиления сигнала канала базовая станция-абонент и блок двухступенчатого усиления сигнала канала абонент - базовая станция, входной приемо-передающий блок содержит входную приемопередающую антенну, соединенную с распределителем сигналов, подключенным ко входу первой ступени блока двухступенчатого усиления сигнала канала базовая станция-абонент и к выходу второй ступени блока двухступенчатого усиления сигнала канала абонент - базовая станция, а выходной приемо-передающий блок содержит распределитель сигналов, подключенный к выходу второй ступени блока двухступенчатого усиления сигнала канала базовая станция - абонент и ко входу первой ступени блока двухступенчатого усиления сигнала канала абонент - базовая станция, и выходную приемо-передающую антенну, соединенную с распределителем сигналов.
Целесообразно, чтобы блок передачи усиленного сигнала содержал первый и второй сумматоры сигналов, соединенные между собой коаксиальным кабелем, при этом первый сумматор сигналов подключен к выходу первой ступени блока усиления сигнала канала базовая станция - абонент и ко входу второй ступени блока усиления сигнала канала абонент - базовая станция, а второй сумматор сигналов подключен ко входу второй ступени блока усиления сигнала канала базовая станция - абонент и к выходу первой ступени блока усиления сигнала канала абонент - базовая станция.
Полезно, чтобы блок двухступенчатого усиления сигнала канала абонент - базовая станция содержал соединенные между собой контроллер защиты и индикатор контроллера защиты, при этом контроллер защиты подключен ко входу второй ступени блока усиления сигнала канала абонент - базовая станция, а индикатор контроллера защиты подключен к выходу первой ступени блока усиления сигнала канала абонент - базовая станция.
Техническим результатом настоящей полезной модели является значительное снижение затухания сигнала сотовой связи, обусловленное меньшим значением коэффициента шума, что позволяет избежать потерь как при приеме, так и передаче сигнала, вследствие чего устройство может устойчиво работать при меньших уровнях входного сигнала. Названные характеристики предлагаемого устройства позволяют обеспечить высокие эксплуатационные качества при размещении всех блоков устройства в помещении в отличие от известных устройств такого же назначения, когда непременным условием являлась установка внешней антенны вне помещения.
Патентуемое устройство компактно и может быть установлено пользователем самостоятельно без привлечения специалистов по монтажу оборудования, что не требует дополнительных затрат.
Предусмотренная в предлагаемом устройстве система защиты обеспечивает отключение устройства в случае возникновения нештатной ситуации, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках устройства.
В дальнейшем полезная модель поясняется конкретным вариантом выполнения и сопровождающим чертежом, на котором представлена блок-схема устройства усиления и передачи сигнала 3G в зонах неуверенного приема.
Устройство усиления и передачи сигнала 3G в зонах неуверенного приема, содержит входной приемо-передающий блок 1, выполненный с возможностью приема-передачи сигнала 3G от базовой станции, блок 2 двухступенчатого усиления сигнала канала базовая станция - абонент, блок 3 двухступенчатого усиления сигнала канала абонент - базовая станция, блок 4 передачи усиленного сигнала и выходной приемопередающий блок 5, выполненный с возможностью приема-передачи сигнала 3G абоненту в зонах неуверенного приема.
Входной приемо-передающий блок 1 содержит входную приемо-передающую антенну 6, соединенную с распределителем 7 сигналов. Блок 2 двухступенчатого усиления сигнала канала базовая станция - абонент имеет первую ступень 8 и вторую ступень 9. Блок 3 двухступенчатого усиления сигнала канала абонент - базовая станция имеет первую и вторую ступень 10, 11, соответственно. Блок 4 передачи усиленного сигнала содержит первый и второй сумматоры 12, 13 сигналов, соединенные между собой коаксиальным кабелем 14.
Выходной приемо-передающий блок 5 содержит распределитель 15 сигналов и подключенную к нему выходную приемо-передающую антенну 16
Первый сумматор 12 подключен к выходу первой ступени 8 блока 2 усиления сигнала канала базовая станция - абонент и ко входу второй ступени 11 блока 3 усиления сигнала канала абонент - базовая станция. Второй сумматор 13 сигналов подключен ко входу второй ступени 9 блока 2 усиления сигнала канала базовая станция-абонент и к выходу первой ступени 10 блока 3 усиления сигнала канала абонент - базовая станция.
Блок 3 двухступенчатого усиления сигнала канала абонент - базовая станция содержит соединенные между собой контроллер 17 защиты и индикатор 18 контроллера защиты, при этом контроллер 17 защиты подключен ко входу второй ступени 11 блока 3 двухступенчатого усиления сигнала канала абонент - базовая станция, а индикатор 18 - к выходу первой ступени 10 блока 3 усиления сигнала канала абонент - базовая станция.
Как известно, сигнал 3G состоит из сигналов разных диапазонов частот: частоты в диапазоне 2110-2170 МГц, передаваемой от базовой станции к абоненту, и частоты в диапазоне 1920-1980 МГц, передаваемой в обратном направлении.
Входной сигнал от базовой станции принимается приемо-передающей антенной бис частотой 2110-2170 МГц через распределитель 7 сигналов поступает на первую ступень 8 блока 2 двухступенчатого усиления сигнала. Усиленный сигнал через сумматор 12, коаксиальный кабель 14 и сумматор 13 блока 4 поступает на вторую ступень 9 блока 2 усиления. Первая ступень 8 усиления компенсирует негативное явление затухания сигала, обусловленное прохождением сигнала по коаксиальному кабелю 14. Таким образом, первая ступень 8 усиления улучшает коэффициент шума. После прохождения сигнала через кабель он дополнительно усиливается второй ступенью усиления 9 и через распределитель 15 сигналов передает сигнал высокого уровня на выходную антенну 16, которая излучает сигнал 3G. Таким образом, абонент, находящийся в зоне неуверенного приема, получает возможность принимать сигнал 3G хорошего качества при меньших уровнях входящих сигналов.
Благодаря тому, что в патентуемой полезной модели использован блок 2 двухступенчатого усиления, предоставляется возможным устройству успешно функционировать при меньших уровнях входных сигналов и использовать более тонкий коаксиальный кабель. Это, в свою очередь, позволяет сделать устройство компактным и исключить размещение входной антенны 6 вне помещения, как это принято в известных устройствах того же назначения. Обычно блок 2 двухступенчатого усиления сигнала канала базовая станция-абонент устанавливается в зоне хорошего приема, например, около окна помещения, в котором имеются зоны неуверенного приема.
Работа устройства в случае передачи сигнала от абонента к базовой станции осуществляется аналогичным образом в обратном порядке.
Сигнал диапазона 1920-1980 МГц от абонента принимается антенной 16 и через распределитель 15 сигналов поступает на первую ступень 10 блока 3 двухступенчатого усиления, где происходит его усиление. Далее через сумматор 13 по коаксиальному кабелю 14 сигнал поступает на вход сумматора 12, с выхода которого сигнал подается на вторую ступень 11 блока 3 усиления. Усиленный сигнал через распределитель 7 сигналов поступает на входную антенну 6, передающую сигнал от абонента к базовой станции.
Как было сказано выше, в блоке 3 двухступенчатого усиления сигнала канала абонент - базовая станция предусмотрено средство защиты от нештатных ситуаций, включающее контроллер 17 защиты и индикатор 18 контроллера защиты. Установка средства защиты в блоке 3 обусловлена тем, что названный блок 3 рассчитан на работу с сигналами высокого уровня (+13 ДБм) в отличие от блока 2 двухступенчатого усиления сигнала канала базовая станция - абонент, который рассчитан на работу с сигналами малого уровня (-50 ДБм). Работа системы защиты заключается в следующем: при возникновении самовозбуждения устройства, обусловленного неправильной установкой приемо-передающих антенн 6,16, контроллер 17 защиты отключает усилители 8, 11, предотвращая излучение «паразитных» сигналов в эфир, и передает сигнал на индикатор 18, который оповещает потребителя о неправильной работе устройства световой и звуковой индикацией.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении нет необходимости устанавливать мощную внешнюю антенну вне помещения для достижения устойчивого сигнала связи. Предлагаемая система компактна и проста в эксплуатации, при этом исключаются монтажные работы по установке внешней антенны на крыше здания и прокладке ВЧ кабеля от внешней антенны внутрь здания к репитеру.
Так как при приеме, так и при передаче по ВЧ кабелю передается усиленный 3G сигнал, имеет место практически постоянное значение коэффициента шума и не происходит затухания передаваемого сигнала, что обеспечивает устойчивое функционирование системы при меньших уровнях входного сигнала 3G сотовой связи.
Патентуемая полезная модель отвечает современным стандартам устойчивой сотовой связи и позволяет осуществлять бесперебойную работу с электронной почтой, GPS навигацию, просмотр мультимедиа контента, а так же использовать всевозможные приложения, которые предоставляет 3G связь.