GSM

L’apparecchiatura mobile e la SIM sono le uniche parti della rete GSM che l’abbonato vedrà realmente. Vediamo cosa c’è dentro.

Apparecchi mobili GSM

Esistono tre tipi principali di ME, elencati di seguito:

Montato su veicolo

Questi dispositivi sono montati su un veicolo e l’antenna è fisicamente montata all’esterno del veicolo.

Unità mobile portatile

Questa apparecchiatura può essere tenuta in mano durante il funzionamento, ma l’antenna non è collegata al telecomando dell’unità.

Unità portatile

Questa apparecchiatura è composta da un piccolo ricevitore telefonico non molto più grande di una calcolatrice. L’antenna viene collegata al portatile.

L’ME è in grado di funzionare a una determinata potenza massima in base al tipo e all’utilizzo. Questi tipi di telefoni cellulari hanno caratteristiche distinte che devono essere conosciute dalla rete, ad esempio la loro potenza di trasmissione massima e i servizi che supportano. La ME è quindi identificata tramite un classmark. Il classmark viene inviato dal ME nel suo messaggio iniziale.

Le seguenti informazioni sono contenute nel classmark:

Livello di revisione

Identifica la fase delle specifiche GSM a cui è conforme il cellulare.

Capacità di alimentazione RF

La potenza massima che l’MS è in grado di trasmettere, utilizzata per il controllo della potenza e la preparazione del passaggio. Questa informazione è contenuta nel numero della classe di potenza mobile.

Algoritmo di cifratura

Indica quale algoritmo di cifratura è implementato nello Stato membro. Esiste un solo algoritmo (A5) nella fase GSM 1, ma la fase GSM 2 specifica algoritmi diversi (A5/0–A5/7).

Capacità di frequenza

Indica le bande di frequenza su cui l’MS può ricevere e trasmettere. Attualmente tutti gli MS GSM utilizzano una banda di frequenza, in futuro questa banda verrà estesa ma non tutti gli MS saranno in grado di utilizzarla.

Funzionalità di messaggi brevi

Indica se la MS è in grado di ricevere messaggi brevi.

Classe di potenza ME come di seguito,

SIM GSM – Modulo Identità Abbonato

La SIM è una “smart card” che si collega al ME e contiene informazioni sull’abbonato MS da cui il nome Subscriber Identity Module.

La SIM contiene diverse informazioni:

Identità internazionale dell’abbonato mobile (IMSI)

Questo numero identifica l’abbonato MS. Viene trasmesso via etere solo durante l’inizializzazione.

Identità temporanea dell’abbonato mobile (TMSI)

Questo numero identifica l’abbonato, viene periodicamente modificato dalla gestione del sistema per proteggere l’abbonato dall’identificazione da parte di qualcuno che tenta di monitorare l’interfaccia radio.

Identità dell’area di localizzazione (LAI)

Identifica la posizione attuale dell’abbonato.

Chiave di autenticazione dell’abbonato (Ki)

Viene utilizzato per autenticare la carta SIM.

Rete digitale di servizi internazionali di stazioni mobili (MSISDN)

Questo è il numero di telefono dell’abbonato di telefonia mobile. È composto da un codice paese, un codice di rete e un numero di abbonato.

La maggior parte dei dati contenuti nella SIM sono protetti contro la lettura (Ki) o l’alterazione (IMSI). Alcuni parametri (LAI) verranno continuamente aggiornati per riflettere la posizione attuale dell’abbonato. La carta SIM e l’elevato livello di sicurezza integrato del sistema garantiscono la protezione delle informazioni dell’abbonato e la protezione delle reti dagli accessi fraudolenti.

Le carte

SIM sono progettate per essere difficili da duplicare. La SIM può essere protetta mediante l’uso della password PIN (Personal Identity Number), simile alle carte bancarie/di credito, per impedire l’uso non autorizzato della carta.

La SIM è in grado di memorizzare informazioni aggiuntive come gli addebiti accumulati delle chiamate.

Queste informazioni saranno accessibili al cliente tramite l’immissione di tasti sul ricevitore/tastiera. La SIM esegue anche l’algoritmo di autenticazione.

La pianificazione della frequenza è possibile manualmente o automaticamente. Nella fase iniziale della nuova frequenza automatica della rete RF pianificata e successivamente per l’ottimizzazione basata sulla pianificazione manuale della frequenza KPI effettuata.

Passaggi per la pianificazione manuale della frequenza

• I passaggi da seguire nella pianificazione manuale della frequenza sono:
• Calcolo teorico della distanza di riutilizzo della frequenza.
• Determinazione dello schema di ripetizione della cella
• Pianificazione dei gruppi di frequenza.
• Inserimento della frequenza pianificata nello strumento di pianificazione.
• Generazione dei grafici C/I e C/A e verifica dei risultati.
• Rettifica delle aree difettose.

Determinazione dello schema di ripetizione della cella

• Le frequenze devono essere riutilizzate in diverse celle della rete per massimizzare la capacità.
• La distanza tra le celle che utilizzano lo stesso insieme di frequenze è chiamata distanza di riutilizzo della frequenza.
• Questa distanza di riutilizzo dipende dal numero di gruppi di riutilizzo della frequenza N.
• Una volta determinato N, a ogni N-esima cella verranno assegnate le stesse frequenze.
• Inoltre deve essere fornito un livello minimo di segnale ricevuto in tutta l’area di copertura della rete.
• Lo schema di ripetizione delle celle dipende dallo spettro di frequenze disponibile, dal traffico richiesto e, cosa più importante, dal modo in cui è pianificata la rete.
• Generalmente vengono utilizzati 7/21 o 7 schemi di ripetizione del sito e 4 schemi di ripetizione del sito.

Modello di riutilizzo delle cellule

• La distribuzione del rapporto C/I desiderata in un sistema determina il numero di gruppi di frequenza, F, che possono essere utilizzati.
• Se abbiamo N frequenze portanti allora

                            Numero di operatori/gruppo = N/F

• Poiché il numero di gruppi di frequenza è fisso, un numero minore di gruppi di frequenza (F) comporta più portanti per set e per cella.
• Quindi una riduzione del numero di gruppi di frequenza consentirebbe a ciascun sito di trasportare più traffico.
• Tuttavia, la riduzione del numero di gruppi di frequenza e la riduzione della distanza di riutilizzo della frequenza determinano una distribuzione C/I media inferiore nel sistema.
• Generalmente vengono utilizzati modelli di riutilizzo 7/21 e 4/12.

21/7 Modello di riutilizzo delle cellule

• Supponiamo di avere 42 frequenze e di richiedere 2 portanti per sito, quindi possiamo utilizzare uno schema di ripetizione di 7 siti.
• Sarà quindi formato un cluster di 7 siti.

4/12 Schema di riutilizzo delle cellule

• Supponiamo di avere 48 frequenze e di richiedere 4 portanti per sito, quindi possiamo utilizzare uno schema di ripetizione di 4 siti.
• Quindi un cluster sarà formato da 4 siti.

Le frequenze per la pianificazione manuale delle frequenze per una dimensione del cluster pari a 7 e per una dimensione del cluster pari a 4 sono disposte come mostrato di seguito

Previsione delle interferenze

• Una volta determinato lo schema di ripetizione, le frequenze devono essere inserite nello strumento di pianificazione.
• Inserire la soglia C/I e la soglia C/A. Per GSM inserire 12 dB (GSM specifica > 9 dB) come C/I e 0 dB (GSM specifica C/A > -9 dB) come C/A.
• Genera un grafico C/I e C/A.
• Analizza la trama e verifica la presenza di problemi.
• Esegui il debug e risolvi i problemi di interferenza.
• Nota che per ottenere un grafico C/I e C/A corretto, tutte le previsioni dei siti sullo strumento devono essere completate.
• Inoltre, i modelli dovrebbero essere calibrati correttamente e la copertura prevista dal modello di propagazione dovrebbe corrispondere alla copertura sul campo.

Piano di frequenza automatico

• Al giorno d’oggi gli strumenti di pianificazione dispongono di opzioni di pianificazione automatica della frequenza.
• Questo strumento utilizza le previsioni. Quindi i modelli devono essere accuratamente sintonizzati.
• Inoltre devono essere definite le separazioni tra co-cellule e co-siti, le bande di frequenza consentite, i livelli target per le interferenze consentite tra co-canali e canali adiacenti.

Coordinamento delle frequenze

• Sui confini internazionali le frequenze sono comunemente coordinate con i paesi vicini per evitare interferenze reciproche.
• In genere le serie di frequenze riservate o preferenziali vengono negoziate tra le autorità nazionali dei rispettivi paesi.

Cosa sono le interferenze e la loro fonte, effetto e tipi nel GSM

L’interferenza è la somma di tutti i contributi del segnale che non sono né rumore né il segnale desiderato. Cerchiamo di capire come funziona, il suo tipo e quale possibile fonte.

Effetti dell’interferenza

• L’interferenza è un importante fattore limitante nelle prestazioni dei sistemi cellulari.
• Provoca il degrado della qualità del segnale.
• Introduce errori di bit nel segnale ricevuto.
• Gli errori di bit sono parzialmente recuperabili mediante codifica del canale e meccanismi di correzione degli errori.
• La situazione di interferenza non è reciproca nella direzione uplink e downlink.
• Le stazioni mobili e le stazioni base sono esposte a diverse situazioni di interferenza.

Fonti di interferenza

• Un altro cellulare nella stessa cella.
• Chiamata in corso nella cella vicina.
• Altre stazioni base che operano sulla stessa frequenza.
• Qualsiasi sistema non cellulare che disperde energia nella banda di frequenza cellulare.

Tipi di interferenza

• Esistono due tipi di interferenze generate dal sistema

1. Interferenza co-canale
2. Interferenza del canale adiacente

1.Interferenza co-canale

• Questo tipo di interferenza è dovuta al riutilizzo della frequenza, ovvero più celle utilizzano lo stesso set di frequenze.
• Queste cellule sono chiamate cellule co-canale.
• L’interferenza co-canale non può essere combattuta aumentando la potenza del trasmettitore. Questo perché un aumento della potenza di trasmissione della portante aumenta l’interferenza con le celle co-canale vicine.
• Per ridurre l’interferenza co-canale, le celle co-canale devono essere fisicamente separate da una distanza minima per fornire un isolamento sufficiente dovuto alla propagazione o ridurre l’ingombro della cella.
• Alcuni fattori diversi dalla distanza di riutilizzo che influenzano l’interferenza co-canale sono il tipo di antenna, la direzionalità, l’altezza, la posizione del sito, ecc.
• GSM specifica C/I > 9dB.

• In un sistema cellulare, quando la dimensione di ciascuna cella è approssimativamente la stessa, l’interferenza co-canale è indipendente dalla potenza trasmessa e diventa una funzione del raggio della cella (R) e della distanza dal centro della cella co-canale più vicina (D).
• Q = D / R = Ö3N
• Aumentando il rapporto D/R, aumenta la separazione spaziale tra le celle co-canale rispetto alla distanza di copertura di una cella. In questo modo l’interferenza viene ridotta grazie al migliore isolamento dell’energia RF dalla cella co-canale.
• Il parametro Q, chiamato rapporto di riutilizzo del co-canale, è correlato alla dimensione del cluster.
• Un valore basso di Q fornisce una capacità maggiore poiché la dimensione del cluster N è piccola mentre un valore elevato di Q migliora la qualità della trasmissione.

2.Interferenza del canale adiacente

• L’interferenza risultante da segnali che sono adiacenti in frequenza al segnale desiderato è chiamata interferenza del canale adiacente.
• L’interferenza del canale adiacente deriva da filtri del ricevitore imperfetti che consentono alle frequenze vicine di penetrare nella banda passante.
• L’interferenza dei canali adiacenti può essere ridotta al minimo attraverso un accurato filtraggio e assegnazione dei canali.

Mantenendo la più ampia possibile la separazione di frequenza tra ciascun canale in una data cella, l’interferenza adiacente può essere ridotta considerevolmente.

Come e quali sistemi di antenne per la diversità spaziale nel GSM

Il sistema di antenne a diversità spaziale è costruito separando fisicamente due antenne della stazione base ricevente. Qui scrivo sui criteri e sulla configurazione del sistema di antenne per la diversità spaziale.

SISTEMI DI ANTENNE PER DIVERSITÀ SPAZIALE

• Una volta che sono sufficientemente separate, entrambe le antenne ricevono segnali di dissolvenza indipendenti. Di conseguenza, i segnali catturati dalle antenne molto probabilmente non sono correlati.
• Più le antenne sono distanti, più è probabile che i segnali non siano correlati.
• Le tipologie di configurazione utilizzate nelle reti GSM sono:
  • separazione orizzontale
  • separazione verticale
  • Separazione composita.

CONFIGURAZIONI TIPICHE DI DIVERSITÀ DI ANTENNE SPAZIALI

CRITERI DI SELEZIONE DEL TIPO DI SEPARAZIONE SPAZIALE

Correlazione tra rami

• Quando si seleziona la configurazione dell’antenna per la diversità spaziale è necessario considerare anche la limitazione fisica della struttura di supporto. Ad esempio, se non è consentita una struttura ampia sulla sommità di una torre di montaggio, un’alternativa da prendere in considerazione è la separazione verticale.
• Per ottenere il coefficiente di correlazione richiesto (r £0,7) configurazioni diverse richiedono separazioni diverse.
• La separazione indicata nella tabella seguente mostra che bassi valori di correlazione si ottengono più facilmente con la separazione orizzontale piuttosto che verticale.
• Ecco perché la maggior parte dei sistemi di antenne Diversity nelle reti GSM utilizzano la separazione orizzontale.

Differenza di livello del segnale

• Un sistema che utilizza antenne di diversità separate orizzontalmente ha una configurazione simmetrica ed è quindi in grado di fornire intensità di segnale bilanciate.
• Un sistema che utilizza antenne separate verticalmente necessita di un’ampia separazione per soddisfare la correlazione richiesta.
• La conseguenza è che le due antenne hanno guadagni di altezza differenti, il che potrebbe causare uno squilibrio tra le due intensità del segnale.

Dipendenza angolare

• La dipendenza angolare riflette la dipendenza delle prestazioni di un sistema di antenna diversità dalla posizione angolare di un cellulare rispetto al puntamento dell’antenna.
• Il sistema di antenne separate orizzontalmente dipende fortemente dalla posizione angolare del cellulare.
• La separazione effettiva si riduce man mano che il cellulare si allontana dal puntamento dell’antenna.
• Poiché il cellulare si trova a 90° rispetto al puntamento dell’antenna, la separazione effettiva diventa zero.
• In tal caso, i segnali provenienti da due antenne sono molto probabilmente coerenti, il che porterà quindi ad un deterioramento delle prestazioni di diversità.
• La maggior parte dei siti cellulari GSM sono siti cellulari suddivisi in 3 settori.
• Lo spostamento angolare massimo è quindi di circa 60°.
• La simulazione mostra che le prestazioni di un sistema di antenne separate orizzontalmente subiscono un notevole deterioramento solo quando lo spostamento angolare supera i 70°.

PRO E CONTRO DELLA CONFIGURAZIONE ORIZZONTALE

Vantaggi      

• Più facile ottenere bassi valori di correlazione e equilibrio tra i segnali. Quindi ampiamente utilizzato.

Svantaggi 

• Elevata dipendenza angolare. L’impatto è tuttavia marginale per le applicazioni settorializzate.
• Richiede un telaio di testa di considerevoli dimensioni sulla struttura portante.

PRO E CONTRO DELLA CONFIGURAZIONE VERTICALE

Vantaggi

• Sottile struttura portante.
• Indipendenza angolare

Svantaggi

• Richiedono un’ampia separazione per bassi valori di correlazione.
• Può causare uno squilibrio tra i due rami della diversità.
• Generalmente non utilizzato.

Fondamentalmente è necessaria un’antenna diversificata a causa del segnale ricco su dispositivi mobili o BTS per riflessione e questo cambia il valore del suo livello e qualità sia buono che letto. Capiamo in dettaglio.

BISOGNO DI DIVERSITÀ

• In un tipico ambiente radio cellulare, la comunicazione tra il sito cellulare e il cellulare non avviene tramite un percorso radio diretto ma attraverso molti percorsi.
• Il percorso diretto tra trasmettitore e ricevitore è ostruito da edifici e altri oggetti.
• Quindi il segnale che arriva al ricevitore avviene per riflessione dai lati piatti degli edifici o per diffrazione intorno ad ostacoli artificiali o naturali.
• Quando varie onde radio in arrivo arrivano all’antenna del ricevitore, si combinano in modo costruttivo o distruttivo, il che porta a una rapida variazione dell’intensità del segnale.
• Le fluttuazioni del segnale sono note come “fading multipercorso”.

Propagazione multipercorso

• La propagazione multipercorso provoca fluttuazioni ampie e rapide in un segnale
• Queste fluttuazioni non corrispondono alla perdita del percorso di propagazione.

Il multipercorso causa tre problemi principali

• Cambiamenti rapidi nell’intensità del segnale su una breve distanza o tempo.
• Modulazione di frequenza casuale dovuta agli spostamenti Doppler su diversi segnali multipercorso.
• Dispersione temporale causata da ritardi multipercorso
• Questi sono chiamati “effetti di dissolvenza
• La propagazione multipercorso provoca sbiadimento su piccola scala.

TECNICA DELLA DIVERSITÀ

Le tecniche di
• diversità sono state riconosciute come un mezzo efficace che migliora l’immunità del sistema di comunicazione al multipath fading. Il GSM adotta quindi ampiamente tecniche di diversità che includono.

CONCETTO DI DIVERSITÀ DEI SISTEMI DI ANTENNE

• Le tecniche di diversità spaziale e di polarizzazione vengono realizzate tramite sistemi di antenne.
• Un sistema di antenne diversificate fornisce un numero di rami o porte riceventi da cui i segnali diversificati vengono derivati ​​e inviati a un ricevitore. Il ricevitore combina quindi i segnali in ingresso dai rami per produrre un segnale combinato con una qualità migliore in termini di intensità del segnale o rapporto segnale-rumore (S/N).
• Le prestazioni di un sistema di antenne Diversity si basano principalmente sulla correlazione dei rami e sulla differenza di livello del segnale tra i rami.

CORRELAZIONE TRA RAMI

• Il coefficiente di correlazione dei rami (r) rappresenta il grado di somiglianza tra i segnali provenienti da due diversi rami riceventi.
• Il coefficiente di correlazione varia da 0 a 1.
• r=1 significa che i segnali provenienti da due rami diversi si comportano esattamente allo stesso modo. In questo caso, i segnali sono coerenti.
• r=0 significa che i segnali provenienti da due rami diversi si comportano in modo completamente diverso. In questo caso, i segnali non sono correlati.
• Per ottenere le migliori prestazioni, è necessario un sistema di antenne diversificate per fornire segnali non correlati.
• Per r=1, l’antenna Diversity diventa inefficace nel combattere il multipath fading.
• In realtà, però, non è sempre pratico avere un sistema di antenna in diversità che garantisca r=0. Ricerche approfondite in questo campo hanno rivelato che un sistema di antenne di diversità può funzionare in modo soddisfacente a condizione che r £0,7.

DIFFERENZA DEL LIVELLO DEL SEGNALE

• Il secondo parametro chiave per un buon sistema di antenne Diversity è la differenza media del livello del segnale.
• La differenza è un parametro statistico che indica l’equilibrio delle intensità del segnale dai due rami riceventi.
• In un sistema reale l’equilibrio statistico può essere verificato confrontando i valori medi dei due segnali misurati su un lungo periodo.
• Se il rapporto scommetteⁿ sui valori mediani è 0dB, i due rami riceventi sono statisticamente equilibrati.
• Le prestazioni del sistema di diversità peggioreranno mentre il rapporto aumenta o diminuisce da 0dB.

Quando parliamo di antenna, dobbiamo capire l’installazione dell’antenna e in particolare l’inclinazione verso il basso dell’antenna. Supponiamo che l’antenna sia installata, quindi come è possibile modificarne la posizione.

I suoi due tipi,

1. sinistra-destra = si chiama cambio di azimut.
2. su-giù = si chiama cambio di inclinazione.

Capiamo dall’inizio.
INSTALLAZIONE DELL’ANTENNA

• Le configurazioni di installazione dell’antenna dipendono dalle preferenze dell’operatore.
• È importante mantenere distanze di disaccoppiamento sufficienti tra le antenne.
• Se le direzioni TX e RX utilizzano antenne separate, è consigliabile mantenere una separazione orizzontale tra le antenne per ridurre la potenza del segnale TX agli stadi di ingresso RX.

ABBASSAMENTO DELL’ANTENNA

• I progettisti di rete hanno spesso il problema che l’antenna della stazione base fornisce una copertura eccessiva.
• Se l’area di sovrapposizione tra due celle è troppo grande, si verifica un aumento della commutazione tra le stazioni base (handover).
• Potrebbe anche esserci un’interferenza di una cella vicina con la stessa frequenza.
• Se nella rete viene utilizzato l’hopping, è necessario limitare la sovrapposizione per ridurre il tasso di successo complessivo.
• In generale, l’andamento verticale di un’antenna irradia l’energia principale verso l’orizzonte.
• Solo la parte dell’energia irradiata al di sotto dell’orizzonte può essere utilizzata per la copertura del settore.
• L’inclinazione verso il basso dell’antenna limita la portata riducendo l’intensità del campo all’orizzonte.
• Il downtilling dell’antenna è l’inclinazione verso il basso del modello verticale verso il suolo di un angolo fisso misurato rispetto all’orizzonte.
• L’inclinazione verso il basso dell’antenna modifica la posizione dell’ampiezza del fascio di metà potenza e del primo punto nullo rispetto all’orizzonte.
• Normalmente il guadagno massimo è pari a 0^•(parallelo all’orizzonte) e non interseca mai l’orizzonte.
• Una piccola inclinazione verso il basso posiziona le travi al massimo sul bordo della cella
• Con un’adeguata inclinazione verso il basso, la forza del segnale ricevuto all’interno della cella migliora grazie al posizionamento del lobo principale all’interno del raggio della cella e diminuisce nelle regioni che si avvicinano al confine della cella e verso la cella di riutilizzo.
• Esistono due metodi di downtilting
  • Abbassamento meccanico
  • Abbattimento elettrico.

Downtilling meccanico

• Il downtilling meccanico consiste nel ruotare fisicamente un’antenna verso il basso attorno a un asse dalla sua posizione verticale.
• In un’inclinazione meccanica verso il basso, quando il lobo anteriore si muove verso il basso, il lobo posteriore si muove verso l’alto.
• Questo è uno dei potenziali svantaggi rispetto al downtilt elettrico perché la copertura dietro l’antenna può essere influenzata negativamente quando il lobo posteriore si alza sopra l’orizzonte.
• Inoltre, l’inclinazione meccanica verso il basso non modifica il guadagno dell’antenna a +/- 90 gradi dall’orizzonte dell’antenna.
• Quando l’antenna viene inclinata verso il basso, l’impronta inizia a cambiare con la formazione di una tacca nella parte anteriore mentre si diffonde sui lati.
• Dopo un downtilt di 10 gradi l’effetto notch è abbastanza visibile e la diffusione sui lati è elevata. Ciò potrebbe causare interferenze sui lati.

Downtilt elettrico

• L’inclinazione verso il basso elettrica utilizza una rastremazione di fase nella schiera di antenne per inclinare il modello verso il basso.
• Ciò consente di montare l’antenna verticalmente.
• L’inclinazione verso il basso elettrica è l’unico modo pratico per ottenere l’inclinazione verso il basso del modello con antenne omnidirezionali.
• L’inclinazione elettrica verso il basso colpisce sia i lobi anteriori che quelli posteriori.
• Se il lobo anteriore è inclinato verso il basso, anche il lobo posteriore viene inclinato verso il basso della stessa quantità.
• Anche l’inclinazione elettrica verso il basso riduce il guadagno in ugual misura a tutti gli angoli dell’orizzonte. L’angolo di inclinazione verso il basso regolato è costante su tutto l’intervallo di azimut.
• Le antenne elettriche con inclinazione verticale variabile sono molto costose.

Nelle comunicazioni mobili due categorie principali di antenne utilizzate sono l’antenna Omni e l’antenna direzionale qui scrivo sulle caratteristiche e sull’uso dell’antenna.

TIPI DI ANTENNA

Antenna omnidirezionale

• Queste antenne sono utilizzate principalmente nelle zone rurali.
• In tutte le direzioni orizzontali queste antenne irradiano con uguale potenza.
• Nel piano verticale queste antenne si irradiano uniformemente su tutti gli angoli di azimut e hanno un fascio principale con lobi laterali superiori ed inferiori.

Antenna direzionale

• Queste antenne sono utilizzate principalmente nei sistemi cellulari mobili per ottenere un guadagno maggiore rispetto all’antenna omnidirezionale e per ridurre al minimo gli effetti di interferenza nella rete.
• Nel piano verticale queste antenne si irradiano uniformemente su tutti gli angoli di azimut e hanno un fascio principale con lobi laterali superiori ed inferiori.
• In questi tipi di antenne, la radiazione è diretta ad un angolo specifico anziché uniformemente su tutti gli angoli di azimut nel caso delle antenne Omni.

CARATTERISTICHE DELL’ANTENNA

Modello di radiazione

• Le caratteristiche principali dell’antenna sono il diagramma di radiazione.
• Il modello dell’antenna è una rappresentazione grafica in tre dimensioni della radiazione dell’antenna in funzione della direzione angolare.
• Le prestazioni di radiazione dell’antenna vengono solitamente misurate e registrate su due piani principali ortogonali (piano E e piano H o piani verticale e orizzontale).
• Lo schema della maggior parte delle antenne delle stazioni base contiene un lobo principale e diversi lobi minori, chiamati lobi laterali.
• Un lobo laterale che si presenta nello spazio nella direzione opposta al lobo principale è chiamato lobo posteriore.

Guadagno dell’antenna

• Il guadagno dell’antenna è una misura dell’efficienza delle antenne.
• Il guadagno è il rapporto tra la radiazione massima in una data direzione e quella di un’antenna di riferimento a parità di potenza in ingresso.
• Generalmente l’antenna di riferimento è un’antenna isotropa.
• Il guadagno viene misurato generalmente in “decibel sopra l’isotropo (dBi)” o “decibel sopra un dipolo (dBd).
• Un radiatore isotropico è un’antenna ideale che irradia potenza con guadagno unitario uniformemente in tutte le direzioni. dBi = dBd + 2,15
• Il guadagno dell’antenna dipende dalle dimensioni meccaniche, dall’area di apertura effettiva, dalla banda di frequenza e dalla configurazione dell’antenna.
• Le antenne per GSM1800 possono ottenere da 5 a 6 dB di guadagno in più rispetto alle antenne per GSM900 pur mantenendo le stesse dimensioni meccaniche.

Rapporto fronte-retro

• È il rapporto tra la massima direttività di un’antenna e la sua direttività in una specifica direzione all’indietro.
• In genere è opportuno utilizzare un’antenna con un rapporto fronte-retro elevato.

Prima larghezza di raggio nulla

• La prima larghezza del fascio nullo (FNBW) è l’intervallo angolare tra i primi pattern nulli adiacenti al lobo principale.
• Questo termine descrive la copertura angolare delle celle inclinate.

Lobi dell’antenna

• Il lobo principale è il lobo della radiazione contenente la direzione della massima radiazione.
• Lobi laterali

Ampiezza del fascio a metà potenza

• L’ampiezza del fascio di metà potenza (HPBW) è l’angolo tra i punti sul lobo principale che hanno un guadagno inferiore di 3 dB rispetto al massimo.
• Angoli stretti significano una buona focalizzazione della potenza irradiata.

Polarizzazione

• La polarizzazione è la propagazione del vettore del campo elettrico.
• Le antenne utilizzate nelle comunicazioni cellulari sono solitamente polarizzate verticalmente o incrociate.

Banda di frequenza

• È l’intervallo di frequenze entro il quale le prestazioni dell’antenna, rispetto ad alcune caratteristiche, sono conformi ad uno standard specificato.
• Il VSWR di un’antenna è il principale fattore limitante della larghezza di banda.

Impedenza dell’antenna

• L’accoppiamento di potenza massimo nelle antenne può essere ottenuto quando l’impedenza dell’antenna corrisponde all’impedenza dei cavi.
• Il valore tipico è 50 ohm.

Dimensioni meccaniche

• Le dimensioni meccaniche sono correlate al guadagno dell’antenna ottenibile.
• Le antenne di grandi dimensioni forniscono guadagni più elevati ma richiedono anche attenzione nell’implementazione e applicano una coppia elevata al palo dell’antenna.

Il test

Drive è semplicemente un test di copertura per l’irradiazione BTS. dal test di guida puoi immaginare il limite di copertura BTS e l’impronta di una cattiva copertura e di una buona copertura. Capiamo dt di base.

Piano di test di guida

• Ogni percorso di guida deve essere contrassegnato su una mappa stradale dettagliata che mostra il percorso esatto da percorrere.
• Queste mappe dovrebbero essere utilizzate durante la guida effettiva per la navigazione del veicolo di prova.
• Possono essere utilizzati anche durante la verifica del test di guida per verificare che le informazioni di posizionamento nel file del test di guida siano corrette.
• È necessario preparare una mappa separata per ciascun percorso.
• Nel test di guida devono essere inclusi sia i punti della linea di sito (LOS) che quelli non-LOS.
• I dati raccolti dovrebbero rappresentare scenari tipici di copertura.
• Nelle aree urbane è necessario considerare l’effetto degli orientamenti stradali.
• La selezione del percorso di prova di guida dovrebbe basarsi sulle variazioni del terreno, sulle autostrade principali e sulle arterie stradali, sulle potenziali aree d’ombra e sulla regione di passaggio.

Procedura del test di guida

• Il test di immersione vero e proprio deve essere eseguito con attenzione per garantire che i dati raccolti siano accurati.
• È importante che tutta l’attrezzatura utilizzata venga testata e che tutte le informazioni di configurazione siano registrate.
• Se una qualsiasi delle procedure non viene seguita o uno qualsiasi dei dati non viene registrato correttamente, i dati del test di guida non saranno utilizzabili e la guida dovrà essere ripetuta.
• L’ingegnere dovrebbe studiare in anticipo il piano dei test di guida ed evidenziare i percorsi previsti per i test di guida.
• Per ogni prova di guida dovrebbe essere coinvolto un team di due persone.
• Il processo di misurazione deve essere interrotto quando l’auto si ferma (ad esempio vicino ai semafori) o ogni volta che il campionamento e le misurazioni sembrano sospetti.

Uscita del test di guida

• Il risultato del test di guida è una raccolta di file di dati che hanno la latitudine, l’indicatore RSSI (Received Signal Strength Indicator) in quel punto e la frequenza.
• Le informazioni sulla posizione (latitudine, longitudine) vengono utilizzate dagli strumenti di post-elaborazione come riferimento di correlazione tra i livelli di segnale misurati e quelli previsti per l’integrazione delle misurazioni.
• Questo file deve essere trasferito sullo strumento di pianificazione tramite floppy o trasferimento dati tramite LAN.

Quali parametri di base tieni d’occhio durante l’avanzamento del test di guida.

Per GSM,

1. Rx Livello secondario
2. Livello Rx pieno
3. Qualità Rx Sub
4. Qualità Rx completa
5. C/I
6. FER
7. Interrompi chiamata, passaggio di consegne, tentativi di chiamata, ecc.
8. BCCH-BSIC
9. Dati vicini

Tutti questi sono parametri di base più altri parametri di livello 3 che puoi anche impostare e controllare dopo aver completato il test di guida giocando o utilizzando diversi strumenti di post-elaborazione.

La selezione del sito si basa su una serie di criteri. Potrebbe non essere possibile soddisfare tutti questi criteri contemporaneamente, ma è importante selezionare i migliori siti disponibili.

• I siti per i test di guida dovrebbero essere selezionati per fornire un buon campione rappresentativo dell’area di copertura del sistema. Il numero esatto di siti richiesti dipenderà dalla dimensione dell’area di copertura del sistema e dalla variabilità delle caratteristiche dell’area di copertura.
• Tutti i tipi di terreno e di disturbo nell’area devono essere rappresentati nei dati del test di guida per una corretta regolazione della previsione.

1. I tipi di terreno tipici sono: piatto, colline ondulate, grandi colline, montagne
2. I tipi di disordine tipici sono: Acqua, Terreno aperto, Foresta, Commerciale/Industriale, Urbano a bassa densità, Urbano a media densità, Urbano ad alta densità, Centro città, Aeroporto.

• Le mappe della città, le mappe topografiche e le fotografie aeree possono essere utili per determinare i tipi di terreno e di disturbo per un’area. Potrebbe anche essere necessario perlustrare l’area e osservare la tipologia e la densità degli edifici.

SELEZIONE DEL SITO DI PROVA

Disponibilità del sito

• I siti di prova devono essere disponibili per l’uso durante il test di guida.
• Il proprietario/supervisore del sito deve approvare l’accesso al sito per il tempo necessario a completare il test. Ciò potrebbe comportare più visite al sito, possibilmente con breve preavviso.
• I siti di test devono anche essere fisicamente accessibili per consentire l’installazione dell’apparecchiatura trasmittente e il montaggio dell’antenna. Per questo motivo si preferisce costruire siti in cima a siti a torre.

Visita il sito

• Ciascun sito selezionato deve essere visitato prima del test per verificare che sia idoneo all’uso.
• L’ispezione dovrebbe essere eseguita dalle stesse persone che si occuperanno dell’allestimento del sito per il test di guida vero e proprio. La familiarità con il sito dovrebbe accelerare la configurazione del sito durante il test di guida.

SELEZIONE DEL CANTIERE

 

• Durante l’ispezione di un cantiere, è necessario verificare la presenza di eventuali ostacoli sul tetto che potrebbero interferire con la propagazione del segnale. Ciò potrebbe includere oggetti sul tetto stesso o su altri edifici o strutture vicini.
• È necessario selezionare la posizione dell’antenna e realizzare uno schizzo del tetto per identificare questa posizione rispetto ad altri oggetti nelle vicinanze.
• È necessario scattare fotografie del luogo in cui verrà montata l’antenna e in tutte le direzioni guardando lontano dal sito.

SELEZIONE DEL SITO DELLA TORRE

• Quando si ispeziona il sito di una torre, è necessario determinare la posizione migliore per montare l’antenna sulla torre.
• Questo dovrebbe essere selezionato in modo tale che la torre non interferisca con il modello di propagazione dell’antenna di trasmissione. Ciò richiederà solitamente che l’antenna sia sopra la torre o su un braccio che si estende dal lato della torre.
• È necessario controllare l’area intorno alla torre per individuare eventuali ostacoli che potrebbero interferire con la propagazione del segnale.

STRUTTURA TEMPORANEA

• Generalmente le gru vengono utilizzate per strutture temporanee.
• Quando si utilizzano le gru, i generatori di corrente devono essere organizzati in anticipo.
• La posizione deve essere scelta in modo tale che l’antenna sia al di sopra di eventuali ostacoli vicini.

Il test dei cavi è la prima comprensione per qualsiasi ingegnere RF qui scrivo come testare l’integrità del cavo e la perdita del cavo e testare il trasmettitore in GSM.

Test di integrità del cavo

• L’integrità del cavo viene verificata misurando VSWR.
• Un cavo noto è collegato dal trasmettitore di prova al wattmetro.
• Il cavo in prova viene posizionato tra il wattmetro e il carico da 50 Ohm.
• Vengono misurati i livelli di potenza diretta e inversa e il VSWR può essere calcolato come ,

• Ogni cavo deve essere controllato e quelli che presentano un VSWR superiore a 1,2:1 devono essere sostituiti.
• Il controllo dell’integrità del cavo deve essere eseguito su tutti i ponticelli e sulle linee di alimentazione dell’antenna.

Perdita del cavo

• Tutti i cavi utilizzati per i test devono essere misurati ed etichettati chiaramente con la perdita di inserzione prima di essere utilizzati.
• Si tratta di elementi di normale usura ed è quindi importante sostituire eventuali cavi che si attorcigliano o si sfilacciano o che presentano connettori usurati o danneggiati.

Test del passaggio 1

• Collegato un cavo “A” direttamente al wattmetro.
• Termina l’altra estremità del wattmetro con una resistenza da 50 ohm.
• Inserire l’elemento da 1 Watt in posizione avanzata.
• Regolare alla deflessione completa .
• Registra la lettura “A”

Test del passaggio 2

• Collega il cavo “B” come mostrato.
• Accendi il trasmettitore.
• Registra la lettura “B”.
• Perdita cavo per cavo B in dB = 10 log₁₀(B/A)

Configurazione del trasmettitore

• Se il test di propagazione viene eseguito per l’ottimizzazione del modello per produrre un modello generico per le macrocelle, è necessario selezionare un punto alto nell’area particolare.
• Il trasmettitore e l’antenna di trasmissione verranno posizionati in questo punto (ad esempio sul tetto dell’edificio).
• L’antenna di trasmissione è collegata al trasmettitore tramite un cavo RF.
• Verifica che il cavo sia collegato correttamente e saldamente.
• Un cavo collegato allentatamente o difettoso può aumentare il VSWR.
• È necessario selezionare una frequenza di prova dalla banda di frequenza assegnata all’operatore. Imposta il trasmettitore su questa frequenza di prova.