Sistema repetidor y amplificador de señal de celular

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Sistema repetidor y amplificador de señal de celular
Omar David Pulido Garzón
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Bogotá DC, Colombia
[email protected]
Resumen—El siguiente artículo describe las razones por
las cuales es necesario el desarrollo de un sistema con una
interfaz externa e interna que permita amplificar y mejorar
la señal de celular en todo un edificio ubicado en Bogotá.
Se abordarán temas referentes a las Antenas Direccionales y
Monopolo, y a la interferencia ó perdida de comunicación como
lo son las perdidas por propagación, perdidas por configuración
del terreno, perdidas por efecto multicamino, la interferencia
cocanal y la interferencia de canal adyacente. También se
expondrá algunos de los repetidores de señal de celular
diseñados por empresas a nivel internacional que funcionan
para uno o varios operadores.
Resumen—This paper describes the reasons why it is necessary
the development of an system with an external and internal
interface that allow amplify and improve the cellular signal
throughout a building located in Bogotá. Will address issues
relating to Directional and Monopole Antennas, and interference
or loss of communication such as propagation losses, losses of
the land, lost the effect of multipath, co-channel interference and
adjacent channel interference. Also expose some of the cellular
signal repeaters designed for international companies that work
for one or more operators.
que distribuye la señal en todos los niveles del edificio y un
amplificador que mejora la intensidad de la señal en todo el
edificio.
II.
A. Objetivo General
Diseñar e implementar un sistema repetidor y amplificador
de señal para celulares con interfaz externa e interna en el
Edificio Torre Central.
B. Objetivos Específicos
Analizar si existen factores externos o señales de interferencia que atenúan la señal de celular en el Edificio.
Capturar una señal de celular externa mejor y mas fuerte
a través de una Antena Direccional.
Distribuir la señal igualmente en todos los niveles del
edificio a través de una Antena Monopolo.
Mejorar la intensidad de la señal de celular en todo el
edificio a través de un Amplificador de señal.
Index Terms—Señal de celular; Antena Direccional;
Antena
Monopolo;
perdidas
por
propagación;
interferencia cocanal; interferencia de canal adyacente
Index Terms—Cellular signal; Directional Antenna; Monopole
Antenna; propagation losses; co-channel interference; adjacent
channel interference
I.
INTRODUCCIÓN
L tamaño de un edificio y los materiales con los que ha
sido construido pueden afectar muchas veces las señales
de celulares. En ciertas construcciones de edificios en donde
se utiliza el metal o un concreto con un grueso significativo
se puede crear una »Jaula de Faraday« que impida que se
transmita o se reciba una señal de celular. Este caso se presenta
en el edificio Torre Central ubicado en Bogotá, en donde a
menudo es difícil encontrar una buena señal de celular.
Es necesario implementar un sistema con una interfaz
externa e interna que permita amplificar y mejorar la señal
de celular en todo el edificio para lograr que los residentes
puedan recibir y realizar llamadas sin perdida de señal.
A continuación se analizara la composición y función de un
Sistema repetidor y amplificador de señal para celular compuesto básicamente de una Antena Direccional que captura
una señal externa mejor y más fuerte, una Antena Monopolo
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Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas
OBJETIVOS
III.
SISTEMA REPETIDOR Y AMPLIFICADOR DE
SEÑAL DE CELULAR
La principal función de un Sistema repetidor y amplificador
de señal de celular es capturar una señal mejor y amplificarla
para lugares en donde por diversos factores se distrosiona o
atenua demasiado la señal.
Existen muchos factores que pueden afectar la
comunicación en telefonía móvil, sobretodo en el tramo
de acceso radio, por lo cual los mecanismos de protección se
enfocan mas en reducir los efectos negativos en la interfaz de
radio. Una señal recibida en una comunicación móvil puede
estar afectada por tres efectos:
- Pérdidas por Propagación: estas son producidas por la
distancia que hay entre el emisor y el receptor. El factor de
perdidas por propagación puede variar según el entorno de
operación del sistema. Estos entornos pueden ser el urbano,
donde existen muchos edificios entre emisor y receptor, el
suburbano, donde los edificios se encuentran mas dispersos
y el entorno rural en donde los edificios son escasos y
dispersos. Los factores de perdida por propagación para cada
entorno se pueden observar en la tabla 1.
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Tabla 1. Factor de pérdidas por propagación en tres
entornos.
- Pérdidas por configuración del terreno: son conocidas
también como desvanecimientos lentos y se producen por
obstáculos de grandes dimensiones que puedan existir entre
el emisor y el receptor que impiden que haya una buena
comunicación entre ambos.
- Pérdidas por efecto multicamino: estas pérdidas se
producen cuando el emisor y el receptor se encuentran muy
separados y se produce una señal receptora que es la suma
de varias señales generadas por reflexiones sucesivas en
elementos que rodean el emisor y el receptor.
Los sistemas celulares pueden ser afectados por la
interferencia provocada por el propio sistema, esto quiere
decir que la calidad de la comunicación esta dada por la
relación de potencias entre la señal útil y la señal interferente
dentro del sistema. Las interferencias en los sistemas celulares
pueden ser de dos formas:
- Interferencia Cocanal: Las celdas cocanales son celdas
que utilizan el mismo conjunto de canales, y la interferencia
se presenta cuando dos o más comunicaciones utilizan el
mismo canal o la misma frecuencia desde diferentes celdas,
esto hace que la antena receptora reciba la señal de la
comunicación que tiene establecida y también señales de
otras comunicaciones. En la figura 1 se puede ver el esquema
de una Interferencia cocanal.
Fig. 2. Interferencia de canal Adyacente.
El sistema que se propone implementar esta compuesto
básicamente de una Antena Direccional, una Antena
Monopolo y un Amplificador de señal de celular.
- Antena Direccional: Una antena direccional, también
conocida como antena unidireccional o directiva, es aquella
que tiene la capacidad de concentrar la mayor parte de
la energía radiada de manera localizada, amplificando la
potencia emitida hacia el receptor y evitando interferencias
producidas por fuentes no deseadas.
- Antena Monopolo: Una antena monopolo basicamente es
una antena constituida de un solo brazo rectilíneo irradiante
y que puede estar en posición horizontal ó vertical. Para
que la antena monopolo funcione correctamente y sea mas
eficiente debe ser complementada con un plano de masa, lo
que se hace normalmente es crear un plano metálico ficticio,
enterrando conductores por debajo de la antena, lo que hace
subir la conductividad, y con ello decrecen las pérdidas y
aumenta la eficiencia.
IV.
ESTADO DEL ARTE
A continuación se enuncian algunos de los sistemas
repetidores y amplificadores de señal de celular que se han
desarrollado a nivel internacional.
Fig. 1. Interferencia Cocanal
- Interferencia de canal Adyacente: La interferencia
de canal adyacente es aquella generada por comunicaciones
establecidas en la misma celda o en celdas vecinas y
que utilizan una frecuencia adyacente a la utilizada en la
comunicación en curso. Dichas interferencias son causadas por
imperfecciones en el diseño de los sistemas de modulación,
filtrado y etapas de potencia, que provocan interferencias en
los canales adyacentes. La antena receptora recibe la potencia
de señal de la comunicación que tiene establecida en un canal,
y parte de la potencia que se emite en un canal adyacente y
que sobrepasa los límites del canal. En la figura 2 se puede
ver el esquema de una Interferencia de canal Adyacente.
Los repetidores celulares GUANRI, en Lambayeque Perú, permiten extender la cobertura celular en ambientes
y zonas donde el enlace de los celulares con la antena de
Radio Base es deficiente, montañas, cerros, sótanos, etc.
El área de cobertura dependerá básicamente de la señal
que se disponga de la Radio Base celular en el lugar de
montaje del sistema y del tipo de sistema irradiante que
se utilice. Soportan las tecnologías celulares actuales en
las bandas 850,900/1800,1900. El sistema se alimenta
con 12VDC y el bajo consumo permite la alimentación
con energías alternativas.
En Buenos Aires, Argentina, la línea CEL de repetidores
celulares provee ganancia bi-direccional, o sea en
recepción y transmisión en funcionamiento full-duplex.
La función del sistema será amplificar las señales
entre la celda celular y los teléfonos celulares que se
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encuentre dentro de la cobertura de la antena indoor del
repetidor. O sea, mejorará la señal en ambientes donde
por diversos motivos la señal es deficiente e imposibilita
establecer una comunicación de telefonía celular.
En Monterrey, México, se diseñó un Amplificador de
señal de celular Inalámbrico Telestone para 800 - 900
MHz o para 1900MHz GSM 70 db de ganancia, solo
es compatible con una frecuencia. Es compatible con
cualquier teléfono celular fijo, móvil o tarjeta de datos
y BAM de todas las compañías celulares, este equipo
brinda señal inalámbrica en áreas de hasta 10,000mts2,
como máximo, esto puede variar dependiendo de la
señal captada por la yagi, permite que se conecten hasta
5 antenas panel repetidoras para dar señal en diferentes
áreas y permite que hasta 24 usuarios hablen al mismo
tiempo, este equipo se puede instalar en exteriores.
V.
TRABAJO FUTURO
La propuesta a futuro es la implementación de un Sistema
repetidor y amplificador de señal de celular que permita a los
residentes del edificio Torre Central realizar y recibir llamadas
sin que se pierda la señal.
VI.
CONCLUSIONES
Las Perdidas por propagación son producidas por la
distancia que hay entre el emisor y el receptor. El
factor de perdidas por propagación puede variar según
el entorno de operación del sistema. .
Las celdas cocanales son celdas que utilizan el mismo
conjunto de canales, y la interferencia se presenta
cuando dos o más comunicaciones utilizan el mismo
canal o la misma frecuencia desde diferentes celdas.
La antena direccional puede concentrar la mayor parte
de la energía radiada de manera localizada, amplificando
la potencia emitida hacia el receptor y evitando
interferencias producidas por fuentes no deseadas.
El sistema repetidor y amplificador de señal ha dado
muy buenos resultados en paises como Perú, Argentina y
México, cada uno proporciona un buen área de cobertura
y funcionan para diferentes rangos de frecuencias.
Omar David Pulido Garzón Estudiante de Ingenieria en Telecomunicaciones,Tecnólogo en Electrónica.
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