Repetidor celular

Una antena donante se instala normalmente junto a una ventana o en el tejado de un edificio y se utiliza para comunicarse con una torre de telefonía móvil cercana. Existen varios tipos de antenas donantes, pero suelen ser direccionales u omnidireccionales . Una antena omnidireccional (que emite en todas direcciones) se utiliza normalmente en sistemas repetidores que amplifican la cobertura para todos los operadores de telefonía móvil. Una antena direccional se utiliza cuando es necesario aislar una torre o un operador en particular para mejorar la señal. El uso de una antena altamente direccional puede ayudar a mejorar la relación señal-ruido de la antena donante , mejorando así la calidad de la señal redistribuida dentro del edificio.

Algunos sistemas repetidores celulares también pueden incluir una antena omnidireccional para retransmitir la señal en interiores. Dependiendo de la atenuación causada por los obstáculos, la ventaja de usar una antena omnidireccional es que la señal se distribuirá uniformemente en todas las direcciones.

Cuando llueve y las ventanillas del vehículo están cerradas, un teléfono móvil puede perder entre el 50 % y el 100 % de su señal. Para solucionar este problema, se coloca una antena en el exterior del vehículo, conectada mediante cables al interior, donde se encuentra otra antena y un amplificador que transmiten la señal al teléfono móvil dentro del vehículo.

Los sistemas repetidores celulares incluyen un amplificador de señal . Los repetidores selectivos de canal GSM estándar (utilizados por operadores de telecomunicaciones para la cobertura de grandes áreas y edificios) tienen una potencia de salida de alrededor de 2  W, mientras que los repetidores de alta potencia tienen una potencia de salida de alrededor de 10  W. La ganancia de potencia se calcula mediante la siguiente ecuación:

${\displaystyle \quad P_{\mathrm {dB} }=10\log _{10}\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\ }$

Un repetidor necesita garantizar un aislamiento suficiente entre la antena donante y la antena de servicio. Cuando el aislamiento es inferior a la ganancia real más un margen (normalmente de 5 a 15  dB), el repetidor puede entrar en oscilación interna. Esta oscilación puede causar interferencias en la red celular.

El aislamiento puede mejorarse mediante la selección del tipo de antena en un entorno macroscópico, lo que implica ajustar el ángulo entre las antenas donante y de servicio (idealmente 180°), la separación espacial (normalmente la distancia vertical en el caso de la instalación en torre entre la antena donante y la de servicio es de varios metros), la inserción en un entorno atenuante (por ejemplo, instalando una malla metálica entre las antenas donante y de servicio) y/o la reducción de reflexiones (sin obstáculos cercanos delante de la antena donante, como árboles o edificios).

El aislamiento también puede mejorarse mediante una función integrada llamada ICE (equipo de cancelación de interferencias) que ofrecen algunos productos (por ejemplo, NodeG, RFWindow). La activación de esta función tiene un impacto negativo en el retardo interno (mayor retardo => aproximadamente +5  μs hasta el retardo de repetición estándar) y, en consecuencia, un radio más corto desde el sitio donante. La amplificación y el filtrado introducen un retardo (normalmente entre 5 y 15  μs), dependiendo del tipo de repetidor y las funciones utilizadas. La distancia adicional también añade retardo de propagación .

En muchas zonas rurales, la densidad de viviendas es demasiado baja para que la construcción de una nueva estación base sea comercialmente viable. Instalar un repetidor celular doméstico podría solucionar este problema. En zonas rurales llanas, es poco probable que la señal sufra interferencias por trayectos múltiples .

Ciertos materiales de construcción pueden atenuar la señal de los teléfonos celulares. Los edificios antiguos, como las iglesias, suelen bloquear las señales celulares. Cualquier edificio con un espesor considerable de hormigón o que utilice una gran cantidad de metal en su construcción atenuará la señal. Los pisos de hormigón a menudo se vierten sobre una base metálica, que bloquea por completo la mayoría de las señales de radio. Algunos aislamientos de espuma sólida y de fibra de vidrio utilizados en techos o paredes exteriores tienen un revestimiento de aluminio que puede reducir la transmitancia. Las ventanas de alta eficiencia energética y las mosquiteras metálicas también son muy eficaces para bloquear las señales de radio. Algunos materiales presentan picos en sus espectros de absorción que disminuyen la intensidad de la señal.

Los edificios grandes, como almacenes, hospitales y fábricas, suelen carecer de cobertura celular. La señal también suele ser débil en zonas subterráneas (como sótanos, tiendas y restaurantes ubicados en el centro de los centros comerciales ). En estos casos, se suele utilizar una antena externa.

Incluso en zonas urbanas (que suelen tener una buena cobertura celular), pueden existir zonas sin cobertura debido a la interferencia destructiva de las ondas. Estas zonas suelen abarcar unas pocas manzanas y generalmente solo afectan a uno de los dos rangos de frecuencia utilizados por los teléfonos móviles. Esto se debe a que las diferentes longitudes de onda de las distintas frecuencias interfieren destructivamente en diferentes puntos. Las antenas direccionales pueden ser útiles para solucionar este problema, ya que permiten seleccionar una única trayectoria entre varias (consulte Interferencia multitrayecto para obtener más información).

Las longitudes de onda más largas tienen la ventaja de difractarse más, por lo que no es tan necesaria la línea de visión para obtener una buena señal. Dado que las frecuencias que utilizan los teléfonos móviles son demasiado altas para reflejarse en la ionosfera como lo hacen las ondas de radio de onda corta , las ondas de los teléfonos móviles no pueden viajar a través de ella. (Consulte Difracción y atenuación para obtener más detalles).

Antes era legal usar los dispositivos de baja potencia disponibles para uso doméstico y a pequeña escala en áreas comerciales (oficinas, tiendas, bares, etc.). ^{[ 1 ]}

El 20 de febrero de 2013, la FCC publicó un Informe y Orden , estableciendo así dos Excepciones de Seguridad y definiendo el uso de amplificadores de señal para el consumidor que cumplen con las normas de la red en el espectro licenciado. Estas Excepciones representan una solución de compromiso entre los fabricantes de tecnología y los operadores inalámbricos. Solo unas pocas empresas cuentan con un producto compatible con las nuevas regulaciones de la FCC.

La FCC ha definido dos tipos de repetidores:

1. Los amplificadores de señal de banda ancha (o de banda ancha) suelen ser repetidores que amplifican todas las frecuencias de las operadoras de telefonía móvil. Debido a que estos amplificadores pueden generar interferencias, los fabricantes que solicitan la aprobación de la FCC deben limitar su ganancia (entre otras cosas) a 65  dB (para las bandas bajas de LTE de 700 MHz ) o a 72 dB (para frecuencias más altas como AWS). Al limitar la ganancia del sistema, estos amplificadores solo son útiles cuando la señal exterior es relativamente alta y requieren una instalación exterior compleja con antenas específicas.  
2. Amplificadores de señal específicos para cada operador (o proveedor). Estos amplificadores están diseñados para potenciar únicamente las frecuencias (y la señal) de un operador específico. Por lo general, estos amplificadores no generan interferencias en las frecuencias de otros operadores y pueden alcanzar ganancias de sistema mucho mayores (a veces de hasta 100  dB). En estas condiciones, dichos dispositivos amplifican la señal en un área de cobertura mayor y pueden seguir siendo eficaces incluso cuando las señales de los operadores en exteriores son débiles, aunque solo potencian la señal del operador para el que están diseñados.

Estas nuevas normas de la FCC entraron en vigor el 1 de marzo de 2014.

En mayo de 2011, Ofcom declaró lo siguiente:

La instalación o el uso de dispositivos repetidores (al igual que cualquier otro equipo de radio) constituye un delito penal a menos que se cumplan dos condiciones:

1. Que el equipo esté marcado con la marca CE , lo que indica que el fabricante ha declarado que cumple con todos los requisitos reglamentarios pertinentes de la UE, incluida la Directiva sobre equipos de radio y equipos terminales de telecomunicaciones (R&TTE);
2. Que el uso del equipo esté específicamente autorizado en el Reino Unido, ya sea mediante una licencia o mediante reglamentos emitidos por Ofcom para eximir su uso de la obligación de obtener una licencia. ^{[ 2 ]}

Según la sección 1.15 de la Ley de Telegrafía Inalámbrica de 2006, la ley también contempla una exención si el dispositivo no causa interferencias indebidas con la telegrafía inalámbrica. Se espera que esto siga el modelo de la normativa estadounidense, donde un repetidor móvil debe incorporar protección contra interferencias.

Ofcom declaró que «Los repetidores transmiten o retransmiten en las bandas de frecuencia celular. Solo los operadores de redes móviles tienen licencia para usar equipos que transmiten en estas bandas. La instalación o el uso de repetidores por cualquier persona sin licencia es un delito penal según la Sección 8 de la Ley WT de 2006». ^{[ 3 ]} Los repetidores que operan en áreas rurales y menos pobladas no representan un problema cuantificable.