Как станция может принять слабый сигнал от смартфона на расстоянии 30 км?
Многие вещи мы принимаем как данное, не задумываясь об их сути. С сотовой связью всё устроено так, чтобы абоненты не замечали как всё работает. Но есть любознательные люди, кому интересно: как всё устроено? Именно для вас я и создал этот канал 🙂 Один из читателей спросил меня: если телефон излучает максимум 2 Вт, как сотовая станция может принять столь слабый сигнал от него? Это отличный вопрос. Поэтому решил написать отдельную статью.
Начнём с того, что для 2G и 3G максимальный радиус соты лежит в районе 30 км. Для 4G обычно принудительно ограничивают 10 км. Интерес вызывает тот факт, что на сотовой станции установлены панельные антенны излучающие сигнал не во все подряд стороны, а в одном направлении. В профессиональной среде эти антенны называют часто секторными антеннами, подчёркивая тот факт, что они закрывают определённый сектор вокруг сотовой станции. Стандартная мощность излучения передатчика лежит в пределах 20 Вт.
Но антенна смартфона излучает не в каком-то одном направлении, а во все подряд стороны вокруг себя. А максимальная мощность на много ниже – 2 Вт для GSM и 0.25 Вт для 3G/4G. Возникает вопрос: как станция и телефон могут общаться на таких расстояниях при большой разнице в мощности передатчиков и характеристиках антенн?
Решается эта задача сразу несколькими технологиями. В первую очередь, мы живём в эру цифровой связи. Благодаря передаче информации с помощью цифр в передаваемый сигнал можно добавить некоторое количество дополнительных символов. Они помогают не только определять ошибки, но и исправлять их, если часть полезного сигнала потеряется.
Использование цифровой связи также помогает гибко и быстро подстраивать скорость передачи информации, а также объем дополнительной информации при изменении радиоусловий. И если мы находимся на максимальном удалении от станции и сигнал слабый, то система даст максимальную защиту каналу связи между телефоном и станцией.
Другая хитрость скрыта в параметрах сотовых антенн. Не трудно понять, что размеры антенн в телефоне и на станции сильно отличаются. Значительные габариты секторных антенн на станции позволяют разместить в ней много излучателей, которое одновременно являются и приёмниками сигнала от телефона. Чем их больше – тем более чувствительна антенна на приём и тем дальше может находится телефон от станции.
Кроме этого, в сотовых антеннах используется технология разнесённого приёма (RX divercity). Если коротко: в антенне имеется по 2 пары приёмников сигнала, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга. Сигнал от телефона в разных точках пространства неравномерный, и благодаря двум приёмникам больше шансов получить достаточный для декодирования сигнал.
Это лишь часть из технологий, которые скрыты от наших глаз, но очень важны для качественной связи даже на расстоянии 30 км.