Cómo funciona un amplificador de cobertura móvil 4G /3G

Un repetidor de señal de telefonía móvil funciona de manera similar a la antena de TV o a un receptor vía Satélite que tenemos en nuestra vivienda, ambos CAPTAN y AMPLÍAN las señales radioeléctricas que permiten sintonizar los canales de TV.

LOS REPETIDORES DE TELEFONÍA MÓVIL amplían las frecuencias que utilizan las compañías de telefonía móvil para transmitir las llamadas de voz como conectarnos  a las redes de datos (4G/3G /2G).

Este proceso de amplificación es dual, se amplifica tanto la señal procedente de las torres de telefonía móvil, como la señal que emiten los teléfonos móviles situados nuestra vivienda. 

Gracias a este doble proceso de amplificación, podemos conseguir realizar llamadas y conectarnos a internet en zonas de mala cobertura, incluso en ubicaciones donde nuestro smartphone no consiga ni una sola rayita de cobertura.

Wikipedia: Información sobre repetidores de telefonía móvil: https://es.wikipedia.org/wiki/Repetidor_celular

Elementos que conforman un sistema amplificador de cobertura GSM

• DISPOSITIVO AMPLIFICADOR. Es el elemento principal de cualquier sistema amplificador. Existen diferentes modelos que se diferencian según su potencia y el número de frecuencias amplificadas.

  

• ANTENA EXTERIOR.  Se ubica en el exterior de la vivienda,  su función es captar la señal procedente de las antenas base de telefonía móvil, y reemitir la señal de los teléfonos móviles que se encuentren en su vivienda. Existen de diferentes tipos, direccionales, omnidireccionales y sectoriales (tipo panel)

  

• ANTENA INTERIOR. Emite la señal procedente del amplificador y recibe la señal de los teléfonos móviles. Las antenas que se colocan en el techo emiten en 360 º alrededor de esta, al igual que una bombilla colgando de un cable; y las antenas panel, se colocan en la pared y emiten frontalmente de manera similar a un altavoz.

  

• CABLEADO. Permite conectar la antena exterior con el amplificador, y este con la antena interior. Se administran al menos dos tramos de cable, para conectar la antena exterior e interior con el amplificador. El cableado debe ser de 50 ohmios.

  

TIPOS DE AMPLIFICADORES DE COBERTURA

Existen diferentes tipos de amplificadores, los cuales se caracterizan por:

1. Ganancia y Potencia de emisión
2. Número de frecuencias que amplifican
3. Sistemas de control de la ganancia y la potencia

1. Ganancia y potencia de emisión.

La ganancia es la potencia o cociente de amplificación que ejerce un dispositivo amplificador sobre la señal GSM recibida por la antena exterior. Es la característica principal de un sistema amplificador, y determina el resultado que vamos a obtener, en especial en zonas de mala cobertura,
A mayor ganancia del dispositivo repetidor obtendremos:

• Mejores resultados en aquellas zonas donde la cobertura sea muy débil e inestable.

• Una mayor área de cobertura en nuestra vivienda y/o alrededores de esta.

Para entender mejor la importancia de la ganancia, en el siguiente ejemplo vamos a comparar el resultado que obtendremos en una instalación dependiendo de la ganancia del dispositivo amplificador utilizado.
Imaginemos una vivienda situada en una zona rural con muy mala cobertura donde la intensidad de la señal recibida por la antena exterior del repetidor es de -68 db. *
* Señal medida mediante un espectrómetro y antena direccional.

Comparativa de resultados:

Como se puede observar en este ejemplo, el amplificador BS4G emitirá hacia el interior de la vivienda con una potencia de -3 dbm; en cambio el amplificador Arkus 4G Plus emitirá con 12 decibelios; en consecuencia el área que podrá cubrir la antena interior será mayor, así como las velocidades de conexión a la red 4G.

B. El número de frecuencias amplificadas.

Actualmente, las comunicaciones de telefonía móvil 4G/3G se transmiten a través de 5 frecuencias, también llamadas bandas: 800 mHz, 900 mHz, 1800 mHz, 2100 mHz y 2600 mHz. 

Las frecuencias son como “carriles” de una autovía por donde circulan las comunicaciones de voz y datos. Cada "carril" tiene su propio ancho que determina el número de comunicaciones que pueden transitar sobre este y las velocidades a las que se puede circular.

Debido al elevadísimo número de comunicaciones que se realizan, las compañías de telefonía móvil necesitan de diferentes frecuencias y carriles para poder hacerlas circular.

En las ciudades, donde existe una mayor concentración de usuarios y comunicaciones, las operadoras utilizan como mínimo  tres frecuencias: 900-1800-2100 mHz, para la transmisión de las llamadas de voz, y datos 4G; y en aquellas zonas o distritos más concurridos ( centro de la ciudad, zonas comerciales y ocio) tienen que recurrir a las cinco frecuencias: 900-900-1800-2100-2600 mhz para poder gestionar las comunicaciones.

En las zonas rurales y pueblos pequeños, donde hay un menor número de usuarios dispersos en áreas más amplias, las compañías de telefonía recurren únicamente a dos frecuencias: 800 y 900 mHz.
Estas dos frecuencias, tienen una mayor capacidad de propagación, gracias a ello una sola torre de comunicaciones puede llegar a cubrir más de 14 kilómetros. La desventaja de estas frecuencias respecto a las frecuencias de 1800 mhz, 2100 y 2600 mhz utilizadas en las ciudades, es que estas últimas ofrecen mejores velocidades de conexión.

C. Sistemas de control de la ganancia y la potencia.

La primera premisa que debe cumplir un repetidor GSM es que este no debe crear ningún tipo de interferencia a las torres de telefonía móvil. Para ello, los dispositivos amplificadores disponen de sistemas que ajustan su potencia de manera automática. Este sistema de ajuste dinámico afecta tanto a la ganancia del amplificador (AGC), como a la potencia de la señal emitida (ALC).

Emisión ascendente controlada. Mientras no se realicen llamadas o comunicaciones en el área de cobertura de la antena interior el dispositivo amplificador no debe emitir ningún tipo de señal hacia el exterior. 

Potencia de emisión ascendente autoajustable. La potencia con la que emite un amplificador hacia el exterior es dinámica y se ajusta a la intensidad de la señal recibida por la antena exterior.
En las ubicaciones donde la señal en el exterior es muy débil, el repetidor emitirá con toda su potencia para que la señal emitida por este llegue con la mayor intensidad suficiente a las torres de comunicaciones GSM; pero si las antenas de telefonía se encuentran cerca, el amplificador debe ajustar automáticamente su potencia de emisión, reduciendola, para no “chillar” a las torres, lo que provocaría interferencias. 

Detección y ajuste de la retroalimentación. Cuando la antena exterior y la antena interior se encuentran demasiado cerca se acoplan al igual que un altavoz y un micrófono cuando se aproximan, en estos casos debemos alejarnos del altavoz o en su caso, bajar el volumen. En los sistemas amplificadores. este acople entre las antenas, genera un efecto denominado “retroalimentación”, que se traduce en la emisión de señales que pueden provocar interferencias.
Cuando se produce la retroalimentación, el equipo debe ajustar de manera automática “el volumen” de las señales emitidas por la antena interior y exterior y notificar al usuario la presencia de retroalimentación. La mejor forma de evitar la retroalimentación es alejando las antenas al menos 4/5 metros en vertical, o en su caso 10 metros en horizontal.

Autoapagado automático. Si la retroalimentación es muy intensa, el amplificador deja de funcionar.

Certificaciones. Las certificaciones CE, Rohs y RED (Radio Equipment Directive) nos aseguran que el equipo amplificador cumple con los requerimientos indicados anteriormente. Obtener una certificación exige por parte del fabricante cumplir unos estándares de calidad y pagar a una entidad certificadora; por esta razón la mayoría de los equipos de precios muy económicos no cumplen con las certificaciones.

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