Ripetitori telefonici per interni: per installarli basta l’analizzatore TV

Le funzionalità presenti nei moderni analizzatori normalmente utilizzati per la TV consentono il loro impiego anche per l’installazione di micro-ripetitori telefonici per ambienti interni, dove l’intensità dei segnali telefonici è troppo bassa per il corretto funzionamento dei terminali mobili. Vediamo le modalità d’installazione dei micro-ripetitori con l’aiuto degli analizzatori TV.

Con gli analizzatori TV professionali, grazie alla loro estensione di frequenza fino alle bande utilizzate per la telefonia mobile, è possibile eseguire le misure necessarie per installare anche i microripetitori telefonici, indispensabili per la copertura all’interno di negozi, magazzini, parcheggi sotterranei o in abitazioni al limite dell’area di servizio. In tali ambienti l’intensità del segnale risulta troppo bassa o addirittura assente, non consentendo il corretto funzionamento dei terminali mobili. L’impiego tipico è per uffici, ristoranti, alberghi, centri commerciali, capannoni, abitazioni isolate, dove il segnale è presente all’esterno ma a causa degli ostacoli prevalentemente formati da muri, barriere, seminterrati e così via non riesce a penetrare all’interno.

La necessità di questi ripetitori diventa particolarmente evidente nel caso di segnali telefonici 3G e 4G a frequenze fino a 2100 MHz, fortemente attenuate all’interno degli edifici. Il livello del segnale RF dei telefoni cellulari 3G/Umts è infatti ottimo all’aperto e di norma mediamente di buona qualità in prossimità delle aperture verso esterno (finestre, porte, balconi, vetrate), ma pessimo all’interno dell’edificio, tanto che l’intensità del segnale diminuisce a tal punto da rendere inutilizzabile il servizio. Questo avviene quando siamo in presenza di ambienti realizzati con consistenti estensioni di calcestruzzo e metallo, quando l’ambiente è poco elevato o di grandi dimensioni, quando un altro edificio o alberi copre il segnale del ponte del gestore telefonia.

Ristabilendo all’interno degli edifici un corretto livello dei segnali della telefonia mobile si ottiene tutta una serie di benefici:

– diminuisce il rischio di caduta di linea e d’interruzione delle chiamate/connessioni dati;
– migliora la velocità di trasferimento dati quando si usano PC cards, chiavette USB, router cellulari;
– aumenta la durata della batteria dei terminali poiché il telefono e gli altri apparati in utilizzo consumano meno energia soprattutto in trasmissione;

– diminuisce il rischio di caduta di linea e d’interruzione delle chiamate/connessioni dati.
E’ importante segnalare che il livello irradiato dai microripetitori all’interno degli ambienti è pari o inferiore a quello esistente nell’etere irradiato dai vari operatori, perciò questi apparecchi non costituiscono in nessun modo pericolo per la salute.

Struttura di un microripetitore da interni

Un microripetitore di telefonia mobile da interni utilizza tre componenti fondamentali: un’antenna esterna, un amplificatore bidirezionale di segnale, un’antenna interna.

In fase di ricezione l’antenna esterna, posta in posizione adatta, capta il segnale della torre cellulare dell’operatore e lo invia attraverso un cavo all’amplificatore che ritrasmette il segnale amplificato nella zona in cui si desidera avere copertura, attraverso l’antenna interna.

Quando sono richiesti guadagni più elevati per il basso livello del segnale presente all’esterno (1-2 tacche) sono utilizzati sistemi ripetitori con due antenne separate all’esterno e due antenne separate all’interno.

In fase di trasmissione quando un telefono cellulare posto nell’ambiente interno coperto dal microripetitore trasmette durante una chiamata, il segnale viene ricevuto dall’antenna interna, potenziato dall’amplificatore di segnale e successivamente trasmesso alla torre dell’operatore di telefonia attraverso l’antenna esterna.

In tal modo i telefoni cellulari e i computer portatili posti nelle vicinanze dell’antenna interna possono operare correttamente proprio come se fossero all’esterno, in posizione ottimale rispetto all’antenna dell’operatore.

Installazione del microripetitore

Prima di effettuare l’installazione è indispensabile sapere quali gamme di frequenza l’operatore telefonico, di nostro interesse in una specifica zona, utilizza per irradiare il segnale. Oggi vi sono 5 gamme di frequenza utilizzate dagli operatori: 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz 2100 MHz e 2600 MHz. Con l’analizzatore di spettro e un’antenna omnidirezionale si esplora lo spazio circostante per individuare le gamme di frequenza che interessano quella zona e per individuare fra queste quella utilizzata dall’operatore di nostro interesse per i terminali mobili destinati ad operare nell’ambiente interno.

Per una verifica preliminare grossolana della copertura degli operatori nelle diverse aree si può utilizzare il sito opensignal.com nel quale basta inserire la città da verificare per avere la mappa con la copertura di ogni singolo operatore, con indicazione del livello del segnale radiomobile, insieme alla mappa delle stazioni radio base. Per una verifica successiva più precisa si utilizza un analizzatore di spettro che ci fornisce sia la frequenza sia il livello dei segnali presenti in zona. Per installare ripetitori nelle gamme 800-900 MHz occorre un analizzatore TV con l’estensione fino a 1000 MHz, per installazioni nelle gamme 1800 MHz e 2100 MHZ è richiesta l’estensione fino a 2100 MHz. Infine per la gamma 2600 MHz occorre un analizzatore con estensione a frequenze ancora superiori.

A questo punto dobbiamo decidere quali segnali e di quali operatori s’intende rendere disponibili all’interno dell’edificio e perciò si presenteranno i seguenti casi:

• se si intende ripetere il segnale di un solo operatore con una singola gamma di frequenza (ad es. GSM/900 MHz o UMTS/2100 MHZ) l’antenna esterna sarà direttiva e orientata verso la stazione radio base di quell’operatore, mentre l’amplificatore dovrà operare su quella gamma;
• se si vuole ripetere un solo operatore ma con entrambe le gamme di frequenza, oltre all’antenna direttiva occorre disporre un amplificatore bi-gamma;
• se si vogliono ripetere all’interno più operatori le cui torri si trovano al di fuori del lobo di copertura dell’antenna direttiva (circa 60°) occorre disporre di una antenna omnidirezionale in combinazione con amplificatori mono o bi-gamma.

L’antenna esterna sarà collegata all’amplificatore posto all’interno attraverso un cavo da 50 Ohm a bassa perdita della lunghezza non superiore a 10-15 metri per non attenuare troppo il segnale. Infine, l’antenna interna potrà essere collegata direttamente all’amplificatore oppure, per ottimizzarne la posizione, attraverso uno spezzone di cavo a bassa perdita.

Gamme di frequenza della telefonia mobile

Le gamme di frequenza oggi più utilizzate sono 900MHz e 1800 MHz con lo standard GSM/EDGE e 2100 MHz con lo standard UMTS/3G. A tali gamme sono state, inoltre, aggiunte dall’anno scorso nuove gamme di frequenza con lo standard LTE/4G: 800 MHz, prima usata per la TV, e 2600 MHz. Ciascuna gamma è suddivisa in due semi-gamme, quella a frequenza inferiore per il down-link fra la stazione radio base e il terminale mobile; quella a frequenza superiore per l’Up-link dal terminale mobile alla stazione radio base. Ogni semi-gamma è suddivisa fra i 4 operatori (TIM, Vodafone, Wind, 3 Italia) in porzioni con estensioni dipendenti da quanto acquisito dagli operatori stessi in occasione dell’asta delle frequenze.

Criteri per una corretta installazione

L’installazione del micro-ripetitore da interni è opportuno venga eseguita da installatori esperti, ma può anche essere eseguita anche da persone non particolarmente specializzate, purché vengano rispettati alcuni criteri basilari, in assenza dei quali l’impianto non solo non funzionerebbe, ma potrebbe provocare gravi disturbi alla rete dell’operatore.

Posizionamento dell’antenna esterna
L’antenna esterna va posizionata dove sia disponibile il massimo livello del segnale che ci interessa. E’ consigliabile il tetto insieme alle antenne TV o il balcone. La posizione ottimale si trova misurando con l’analizzatore il segnale di uscita dall’antenna mono o bi-direzionale. In tale posizione il segnale sul telefonino dovrebbe essere di almeno due o tre tacche su 5 per essere sicuri del corretto funzionamento del sistema ripetitore da interni.
 

Antenna esterna multi-operatore

Nel caso di impianto multi-operatore utilizzando l’antenna omnidirezionale il guadagno del sistema si riduce di circa 8 –10 dB rispetto all’antenna direttiva. Se nella zona in esterno fossero presenti forti segnali molto vicini alla banda utilizzata che potrebbero creare grosse difficoltà all’amplificatore saturandolo e rendendolo inefficace, sarà necessario orientare l’antenna verso la fonte del segnale di nostro interesse. Nei casi più difficili con basso segnale è opportuno utilizzare una coppia di antenne direttive orientate verso le diverse stazioni radio base combinate attraverso uno splitter per poi scendere verso l’amplificatore interno.

 
Discesa in cavo coassiale
Il cavo coassiale d’antenna da 52 ohm anche se di ottima qualità (RG8 – RG58 – RG59 o simile) a queste frequenze operative fino a 2100 MHz presenta attenuazione del segnale piuttosto elevate. Qualora l’installazione richieda forzatamente l’utilizzo di un cavo di lunghezza superiore a 15 mt, questo deve essere realizzato con cavo a basse perdite tipo 17/PH/45 AF, con i relativi connettori N.

Amplificatore bidirezionale
Ogni amplificatore bidirezionale deve essere dotato di un sistema di AGC (Automatic Gain Control) per il segnale ricevuto in modo che nel caso operi con diversi segnali contemporaneamente questi vengano portati tutti allo stesso livello di diffusione all’interno. Inoltre deve essere dotato di un sistema di controllo automatico della potenza emessa verso la torre dell’operatore per evitare ogni possibile saturazione di segnale sul ponte radio del gestore, che farebbe scattare una denuncia. Il guadagno tipico dell’amplificatore è di 60 dB con livello di uscita 10 dBm. Può essere previsto un indicatore di segnale a LED.

Posizionamento dell’antenna interna
L’antenna interna dovrà essere posizionata in modo da evitare ogni minimo accoppiamento con l’antenna esterna per evitare il possibile innesco del sistema che produrrebbe il blocco della cella dell’operatore con conseguente denuncia. Sarà collegata direttamente all’amplificatore o attraverso un cavo di 5 m.
Quando si hanno più stanze adiacenti con pareti divisorie molto consistenti.è possibile utilizzare un unico amplificatore e un divisore (splitter) per poter posizionare 2, 3 o 4 antenne omnidirezionali da interno.

Verifica finale dell’impianto
Se non si è sicuri di aver puntato bene l’antenna esterna, fare un paio di prove, girandola nei vari punti per vedere con l’analizzatore se il segnale cambia. Assicurarsi di spegnere il WiFi sul tuo telefono e verificare che la connessione dati sia accesa. Quindi, provare a chiamare o a navigare su Internet in ogni angolo dell’ambiente in modo stabile.