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(Continuação do Capítulo 3)

3.2.2.3. Repetidores Ópticos

Os repetidores ópticos possuem uma interface de transmissão óptica entre a BTS e a estação remota. Este tipo de equipamento também possui duas unidades: a Unidade Central (master) e a Unidade Remota (remote), que irá cobrir a área desejada. Esse tipo de repetidor pode ser utilizado com qualquer tipo de filtragem, sendo os mais comuns repetidores de banda seletiva.

A Unidade Central é responsável por converter o sinal proveniente da BTS doadora em sinal óptico, que será transmitido até a unidade remota (repetidora).
O mesmo ocorre no enlace reverso (uplink), onde sinais provenientes do repetidor são transformados em sinais ópticos para serem enviados para a BTS doadora.

As vantagens deste tipo de repetidor são claras: as perdas na transmissão para o repetidor são baixíssimas, permitindo que várias estações repetidoras (a estação central permite ligação com mais de uma remota) sejam colocadas a distâncias razoáveis da BTS doadora. Pelo fato de um dos enlaces ser óptico, a maioria das penalidades acarretadas pelo uso do repetidor é reduzida.

O maior utilização deste tipo de repetidor é na cobertura de ambientes indoor, pois as estações remotas podem ser espalhadas pelo ambiente sem que haja muita perda nos enlaces. A utilização destes repetidores em ambientes externos é, em geral, economicamente e operacionalmente complicada, pois há a necessidade da passagem de fibra pela rua, o que onera o projeto e aumenta o seu tempo de implantação.

Figura 3.2.2.3-1 - Esquema básico de repetidor óptico

3.3. Isolação entre antenas do repetidor

Quando duas antenas são colocadas muito próximas uma da outra, ocorre um fenômeno denominado acoplamento entre as antenas, onde ambas "passam a trabalhar" em conjunto, tendo seus diagramas individuais alterados devido ao acoplamento formando então um novo diagrama.

Embora este efeito seja muito útil na construção de conjuntos de antenas em diversas aplicações, quando as antenas que trabalham com finalidades diferentes são colocadas próximas, o efeito pode ser negativo destacando-se a alteração indesejada nos diagramas de radiação, interferência alta e, no caso de repetidores, uma realimentação que causa séria degradação do desempenho do sistema. Este problema é mais grave quando as antenas trabalham na mesma freqüência. No caso de repetidores deslocados em freqüência (shift frequency repeaters), o problema é amenizado. A figura abaixo ilustra o problema da realimentação.

Figura 3.3-1 - Efeito de realimentação em repetidores

Caso o sinal proveniente da antena servidora chegue à antena coletora (que capta sinal proveniente da BTS doadora) com intensidade próxima ao sinal recebido pela própria coletora, pode ocorrer a auto-oscilação do repetidor. Para garantir que a realimentação não degrade o desempenho do sistema, o repetidor deve ser montado de modo a se obter uma isolação mínima entre a antena servidora e a coletora. Para assegurar um bom desempenho, o valor desta isolação deve ser igual ao ganho do repetidor mais uma margem entre 5-15 dB [REF 2].

Todo amplificador possui uma faixa dinâmica limitada em que sua resposta é linear. A operação na região não linear provoca conversão AM/PM [REF 5] no caso de uma portadora e intermodulação no caso de mais de uma portadora.

Serão descritos a seguir os efeitos de saturação do amplificador para cada tipo de repetidor.

3.4.1. Repetidores de Banda Larga/Banda Seletiva:

Nestes tipos de repetidor, os sinais de diversos canais em conjunto com os canais da BTS doadora, causam dois importantes efeitos na qualidade do sinal amplificado:

•  Operação na região não linear do amplificador
•  Redução na amplificação por canal.

3.4.1.1. Efeitos no enlace direto

Dado um número de portadoras da BTS doadora, o amplificador do repetidor possui uma potência máxima de entrada que garante sua operação na região linear. Contudo, os sinais externos recebidos pelo repetidor, podem levá-lo a operar em sua região não linear acarretando distorções do sinal e degradações de desempenho da rede, em especial se este repetidor tiver montagem externa.

Pelo fato do amplificador ser de banda larga a probabilidade da recepção de sinais externos além dos da BTS doadora, aumenta significativamente tornando-os pouco eficientes em regiões densamente ocupadas por BTS.

Como o amplificador recebe N canais simultaneamente, o ganho máximo por canal (1) é função do número de canais ativos. Em geral na região linear podemos aproximar o ganho por canal do repetidor pela expressão:

              eq. 3.4.1.1-1

No caso do repetidor se encontrar em um ambiente onde haja elementos interferentes (canais não pertencentes a BTS doadora chegando ao repetidor), a potência de saída por canal do amplificador do repetidor é reduzida [REF 3], sendo dada por

       eq. 3.4.1.1-2

onde:

(C/I) --> É a relação sinal ruído na entrada do repetidor, quanto maior for esta relação menor será a potência de saída do repetidor. Na falta de um valor calculado, utiliza-se o valor mínimo padrão especificado para tecnologia.

I3 -->  Ponto de interceptação de terceira ordem do amplificador em dBm

N -->  Número de canais da BTS doadora.

O ganho por canal decresce rapidamente em função do número de portadoras ativas e elementos interferentes.

3.4.1.2. Efeitos no canal reverso

Basicamente o uplink apresenta os mesmos problemas enfrentados pelo downlink. Contudo este enlace possui uma maior complexidade, pois suas fontes irradiantes (terminais) estão em constante movimento. Terminais muito próximos podem levar a saturação do amplificador e/ou a redução do ganho de outros terminais. Este efeito é conhecido como near-far effect. Existem alguns métodos para se evitar estes problemas:

· Utilização de um limitador de sinal: essa solução é utilizada apenas nos repetidores de canal seletivo [REF 2] que utilizam um amplificador comum para todos os canais.

· Uso de antenas servidoras com diagramas horizontais estreitos: estes diagramas reduzem a probabilidade de que um usuário próximo esteja sendo servido pelo lóbulo principal da antena.

Existem dois tipos básicos destes repetidores: no primeiro cada canal possui seu próprio amplificador enquanto que no segundo caso existe apenas a separada filtragem dos canais, porém sua amplificação é realizada por um mesmo amplificador.

· Amplificadores separados - A amplificação separada em conjunto com a filtragem por canal, melhora em muito o desempenho do repetidor. Tanto a redução do nível de potência de saída por canal quanto a ocorrência da saturação do seu amplificador, só ocorrem em função dos possíveis sinais co-canais que estejam chegando ao repetidor, reduzindo significativamente estes efeitos;

· Amplificador único -  Neste tipo de amplificação o único efeito reduzido é o dos sinais externos à BTS doadora. Contudo, como a amplificação é compartilhada, a redução da potência de saída por canal ainda existe.

3.5. Parâmetros típicos de repetidores

O ganho máximo de repetidores é limitado pela necessidade de isolação entre as antenas. Para repetidores de mesma freqüência é necessária uma isolação mínima de aproximadamente 15 dB acima do ganho [REF 2,3]. Como em montagens reais dificilmente se obtêm isolações superiores a 100 dB, estes repetidores tanto de banda seletiva como de canal seletivo, apresentam tipicamente ganho máximo de 85 dB. Já repetidores com deslocamento em freqüência, podem operar com ganhos da ordem de 100 dB [REF 2]. Parâmetros típicos de repetidores são mostrados na tabela abaixo:

 Tabela 3.5-1 - Parâmetros típicos de repetidores

(Continua)

(1) Para o cálculo desta expressão os canais indesejados foram desprezados, por este motivo o ganho calculado seria um ganho máximo o qual existe apenas se nenhum canal externo estiver chegando ao repetidor.