Почему уровень сигнала в 3G ниже шума и это не мешает работе
Для высоких скоростей передачи данных и качественной голосовой связи необходимо соблюдение двух условий. Во-первых, сигнал от станции должен быть выше минимально допустимого уровня, а во-вторых, он должен быть хорошего качества.
В сотовой связи есть много критериев оценки качества сигнала, но главным из них служит отношение сигнал/шум. Именно на этот индикатор обращают внимание при проверке работы и настройке модемов и усилителей сигнала. Чем он выше – тем лучше.
Как то недавно один из читателей спросил меня: почему отношение сигнал/шум в сети 3G – Ec/N0 – отрицательное? Так как шкала логарифмическая – это на практике означает, что мощность сигнала ниже мощности шума. И это действительно так. Нормальными значениями для Ec/N0 служит диапазон -6 – 9 dB. Это означает, что мощность сигнала в 2-3 раза ниже шума. Как же так выходит и почему система нормально функционирует?
В отличие от других привычных нам стандартов GSM, LTE в сетях третьего поколения UMTS используется технология широкополосного доступа WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). В ней для каждой станции и каждого абонента присваивается свой уникальный скрэмблинг код. Его ещё называют псевдослучайной последовательностью. С помощью этого кода сотовые станции и смартфоны кодируют свои данные. Так как приёмная и передающая стороны знают этот код, то они без труда могут выделить полезный сигнал из эфира.
Всё преимущество технологии WCDMA заключается в том, что все станции вещают данные на одной частоте. Это позволяет максимально эффективно использовать имеющийся у оператора спектр.
Но в системах доступа с кодовым разделением есть одно ограничение. Коды, используемые, в системе не зря называются псевдослучайными, то есть “почти” случайными. Это означает, что при очень большом количестве участников системы (станций и смартфонов) и мощности сигнала от них данные из эфира, даже зная правильный код, выделить не получится. Поэтому в сети UMTS жёстко регулируется максимально разрешённая мощность излучения сигнала.
На практике это приводит к тому, что сила излучения каждой сотовой станции должна быть максимально низкой, даже ниже покрывающего шума. Если вычислить отношение мощности сигнала от конкретной станции ко всей мощности в используемом участке спектра выходит отрицательное значение по логарифмической шкале.
Мало того, сеть не допустит переход Ec/N0 в положительные значения. Считается, что -3 dB – это максимум. Если значение будет становится ещё выше, то станция будет снижать мощность излучения.
Вот такая необычная особенность скрыта в привычных нам сетях 3G. Поэтому когда вы настраиваете модем, усилитель или просто заметили это в программе вроде Нетмонитор – не пугайтесь отрицательных величин. Вплоть до – 12 Ec/N0 считается нормальным. Лишь значения -15 и ниже считаются действительно плохими.