Уже довольно-таки прочно вошел в нашу жизнь. Пользоваться удобствами, предоставляемыми LTE-технологиями, в наше время в России могут жители не только крупных мегаполисов, но и небольших городов. Имеются такие вышки также во многих поселках и даже деревнях. Однако качество 4G-интернета в отдаленных населенных пунктах все же, к сожалению, обычно оставляет желать лучшего. Виной тому — горы, холмы, лесные массивы и пр. Исправить ситуацию и ускорить 3-4G интернет в деревне или, к примеру, на даче можно, установив внешнюю LTE-антенну. Конструкцию подобные устройства могут иметь разную.

Виды антенн

Все подобные устройства в первую очередь классифицируются на:

• обычные;
• дополненные усилителем MIMO.

Простые LTE-антенны обеспечивают скорость передачи данных в пределах 50 Мбит/с. Для устройств MIMO этот показатель равен 100 Мбит/с.

Также антенны этого типа классифицируются на:

• направленные;
• секторные;
• всенаправлненные.

По конструкции такие устройства подразделяются на:

• параболические;
• «Яги»;
• панельные.

По принимаемому сигналу антенны 4G классифицируются на широко- и узкополосные.

Что такое MIMO LTE и чем она отличается от обычной

Устройства этой разновидности, как уже упоминалось, обеспечивают максимальную скорость передачи данных. Однако и стоят они дороже обычных LTE-конструкций. По сути, такие модели представляют собой одновременно две антенны, размещенные в одном корпусе, но на некотором расстоянии друг от друга. Принимают сигнал последние независимо друг от друга, на модем же его передают одновременно.

Преимущества MIMO LTE-антенн в сравнении с обычными, таким образом, очевидны. Скорость интернета при их использовании может быть почти в два раза выше.

Направленные модели

Принимать сигналы устройства LTE, в зависимости от конструкции, могут от одной или сразу нескольких вышек. Направленные модели монтируются обычно на крыше дома и направляются при этом в сторону ближайшей станции. К преимуществам таких антенн относят в первую очередь то, что они практически не ловят помех. Однако установка и настройка подобных устройств — дело очень сложное. Монтируют направленные антенны LTE обычно только квалифицированные специалисты. Еще одним недостатком устройств этого типа является ненадежность передачи. Ведь если станция по каким-либо причинам вдруг перестанет работать, сигнал в доме тут же пропадет.

Секторные антенны

Модели этой разновидности могут принимать сигнал сразу от нескольких станций. При этом такие устройства автоматически настраиваются и работают на самой быстрой «волне». Если сигнал вдруг пропадет от основной вышки, антенна тут же переключится на другую. Интернет в этом случае станет похуже, но все же

Недостатков у секторных антенн практически нет. Единственным их минусом является, пожалуй, высокая стоимость.

Всенаправленные модели

Принцип работы LTE антенн этой разновидности практически такой же, как и у секторных устройств. Однако такая антенна способна ловить сигнал на целых 360 градусов. Основным преимуществом устройств этого типа является то, что они обеспечивают стабильную передачу. Однако при этом собственно саму скорость интернета всенаправленные модели увеличивают не слишком сильно.

Используют антенны этого типа обычно в том случае, если на пути сигнала имеется множество препятствий. Чаще всего это многоэтажные здания в городах.

Антенны «Яги»

Такое интересное название имеют хорошо знакомые многим устройства с расположенным горизонтально рефлектором-прутом, напоминающим «лесенку». Чаще всего такие модели окрашиваются в синий цвет.

Основным преимуществам антенн «Яги» является невысокая стоимость. Сигнал они принимают хуже других разновидностей.

Панельные антенны

Устройства этого типа принимают сигнал довольно-таки неплохо. В домах выше одного этажа их допускается монтировать даже не на мачту, а просто к стене — на специальные кронштейны. Свое название эти LTE-антенны получили за характерную форму рефлектора, напоминающую панель.

Параболические модели

Антенны этого типа ловят сигнал лучше, чем «Яги» и панельные. Но и стоят они намного дороже. Снабжаются такие модели сетчатым отражателем параболической формы.

Принимаемый сигнал

Помимо всего прочего, антенны этого типа, как уже упоминалось, могут классифицироваться на узко- и широкополосные. Вышки операторов мобильной связи обычно передают сигнал сразу на нескольких частотах. Преимуществом широкополосных LTE-антенн является то, что они могут ловить любой из них. К примеру, если по каким-либо причинам исчезнет сигнал 4G, модель автоматически перейдет на 3G либо на 2G.

Узкополосная антенна при исчезновении 4G свои функции выполнять просто-напросто перестанет. Единственным преимуществом таких моделей является их невысокая стоимость.

4G и 3G

LTE-антеннами называются именно устройства, предназначенные для приема сигнала 4G. Однако при необходимости такие модели могут легко переходить и в режим работы 3G. Представляют они собой в подавляющем большинстве случаев одну из разновидностей антенн MIMO.

Модели 3G при этом — это обычно простые устройства без усилителя. Но иногда используются и для таких антенн.

Разница между моделями 3G и 4G заключается прежде всего в том, что первая разновидность устройств ловит сигнал на частотах 2100 Гц или 900 Гц, а вторая — 2600 Гц, 800 Гц или 1800 Гц.

Мобильные устройства

Все внешние антенны LTE — конструкции стационарные. Устанавливаются они на мачту, стену или крышу дома. Сигнал в большинстве случаев они усиливают хорошо. Однако и стоят такие устройства, даже простые «Яги», довольно-таки дорого. В некоторых же случаях обеспечить достойную скорость интернета можно, и не затрачивая особенно больших денег.

Помимо стационарных на рынке существуют также мобильные LTE-антенны. Устройства этого типа подключаются к компьютеру, роутеру или ноутбуку и устанавливаются в доме — на подоконнике или в самой высокой в помещении точке. Использовать такие модели вместо дорогих внешних антенн целесообразно, к примеру, в пригородных поселках или на улицах деревень, частично закрытых от ближайших вышек небольшим холмом. То есть там, где сигнал от станции ловится и без антенны, но скорость интернета не слишком велика или же он несколько нестабилен.

Yota LTE-антенна

Yota — это относительно новый на российском рынке оператор. Однако зона его покрытия имеется уже в том числе и в глубинке России. Ловят модемы этого оператора сигнал в основном неплохо. Однако зона покрытия Yota до сих пор (на 2017 г) меньше, чем у старых операторов - «Билайна», «Мегафона» и МТС.

Продавцы модемов Yota, уговаривая покупателей из поселков или деревень приобрести свою продукцию, обычно успокаивают их тем, что сигнал от этого оператора хорошо ловится в тех же местах, где он стабилен и от «Мегафона». Однако это, к сожалению, не всегда соответствует действительности. Поэтому именно с модемами Yota приходится использовать LTE-антенны, в том числе и внешние, чаще всего.

Для модема Yota можно, в принципе, применить антенну и от сторонних производителей. Но можно купить и модель марки именно Yota. Тем более, что модемы от этого оператора часто идут уже в комплекте с антенной.

Вместо заключения

Разновидностей внешних антенн LTE, таким образом, на современном рынке существует несколько. При выборе наиболее подходящей модели стоит ориентироваться в первую очередь на количество вышек в окрестностях, их расположение, удаленность. Также следует принять во внимание и особенности той местности, на которой будет использоваться антенна. В любом случае перед покупкой стоит обязательно посоветоваться со специалистами. Либо же хотя бы договориться с продавцом о возврате антенны после пробы в том случае, если она вдруг окажется бесполезной.

LTE вещь новая для народа, сперва оценим логически, что в стандарте реализовано, затем перейдем к чтению литературы. Главное отличие технологии – повышение скорости передачи информации интернет-соединения. При тестовой работе LTE в Бишкеке скорость загрузки составила 20 Мбит/с. Потому, что лимит установлен, дабы не перегрузить сеть. Удивитесь, в исходном состоянии (начало 90-х годов ХХ века) LTE не считался цифровым. Протокол определенно противоречил спецификации 3G, сотовые операторы упорно отказывались признавать. Группа компаний, имевшая честь внедрить LTE, доработала первый вариант, тогда Yota стала пытаться покрыть новым стандартом сперва Беларусь, когда это не получилось – РФ. Может ли быть изготовлена LTE антенна своими руками? Конечно, да!

Стандарт LTE, антенны LTE

Избегаем исследовать дебри LTE. Упомянем простые факты: скорость быстрее повышается методами кодирования информации, способом модуляции. Поляризация почти наверняка линейная, вертикальная (типично сотовой связи). Частоты, принятые LTE, не всегда соблюдаются на практике. Тезис касается России. Перво-наперво выясните у провайдера волну (номер канала), затем начинайте конструирование LTE антенны. Сегодня каждый сотовый оператор ведет вещание. В Астраханской области раздают LTE на антенны два-три. Частоты у всех разные, меняются цифры по регионам, дело катится к тому, что связь станет быстрее и дешевле.

Доводим до сведения новичков: за частоты операторов LTE, равно теле и радио компаний всегда идет война. Диапазон не предоставляется задаром, фирма обязана оплатить. Государству выгодно обилие операторов LTE – каждый отстегивает плату. Не ново, пользующиеся рациями крупные предприятия пополняют казну немалыми суммами. За что платят LTE, сказать сложно, полагаем, дело выглядит следующим образом:

• Радиоволны вредны человечеству. Безусловно доказанный факт. Понижают иммунитет, провоцируют плохое самочувствие, поднимают температуру тела. Человек чувствует себя совершенно больным, подвергся воздействию излучения радиоволн.
• Следовательно, организация должна взять контроль, чтобы граждан не облучали. В противном случае население начнет болеть, ничего хорошего не случится. Комитетом является ГРКЧ, подробнее интересующиеся, читайте на здоровье тематические обзоры сети. Организация занимается распределением частот.

Полагаем, взносы, выплачиваемые провайдерами LTE, прочими пользователями радиоканалов, большой прибыли не приносят (извинят редакцию профессионалы, если заблуждаемся). Деньги окупают труд людей, которым нужно платить зарплату, больничные, отпускные… Государство большой прибыли от LTE не получает. Не нужно удивляться, если не получится поймать операторов на одну антенну LTE. Диапазон немалый.

Однако сегодня покажем, как сделать LTE антенну, которая может ловить всех. Придется, конечно, слегка попотеть. Рекомендуем настоятельно почитать литературу, книгу Харченко К.П. 1969 года выпуска про УКВ антенны. Название, быть может, иное, верим, настырные читатели смогут скачать и прочитать сей труд (выложены pdf, djvu версии).

Особенности LTE антенн ограничиваются размерами. Для GSM тоже сгодятся. WiFi лежит выше. Антенна LTE цепляет верхние каналы телевидения, если развернуть, чтобы восьмерка стала стоймя (повернуть на 90 градусов).

Как сделать хорошую LTE антенну

Самодельная LTE антенна может быть обыкновенным стержнем. Предлагаем сделать нечто дельное. Знаете, – некоторые относятся к биквадрату немного свысока. Совершенно напрасно. В книге Харченко пишет: при умелом конструировании изделие способно принимать волны с перекрытием диапазона в 2 – 2,5 раза. Давайте теперь посмотрим, что с LTE на территории России. Вещают многие… забирают разные частоты, заглянем в Википедию, чтобы не проводить серьезного исследования, попытаемся определить параметры создания технического задания.

Каждый сотовый оператор не стремится помогать конкурентам. LTE антенна КР – 14 – 2050 – JG, коэффициент усиления составляет 14 дБ в диапазоне 1900 – 2200 МГц. КСВ не поднимается выше 2. Ну, и? Теперь загляните в труд Харченко, сравните биквадрат с магазинной антенной. Еще думаете, что не нужно ничего собирать своими руками? Будут проблемы с подключением, оборудование лишено выходов под внешние антенны. Придется курочить модемы (отдельный разговор), изыскивать иные методики сопряжения оборудования. Что у антенны Харченко хорошо, согласование проводится относительно просто. Приступим к рассмотрению конструкции.

В десятый раз портал ВашТехник поминает добрым словом антенны Харченко. Попробуем еще раз…

Давайте обсудим полученное изделие. Настоящая антенна Харченко образована тремя контурами. Приводим рисунок оригинального издания 1969 года, надеемся, автор не будет против вопиющего нарушения copyright. Как видите, указаны размеры относительно максимальной длины волны (минимальная частота).

Если верить Харченко, коэффициент перекрытия диапазона составит порядка 2 (до 2,5).Нигде в области КСВ не будет больше 2. Обратите внимание, восьмерка стоит вертикально. Поляризация будет горизонтальной. Харченко предлагал использовать конструкцию, ловя телевещание, авторы хотят приспособить принимать связь. Биквадрат кладите набок.

Как соединять контуры, сказать сложно, автор медлит показывать… Из рисунка следует: верхний наибольший квадрат переходит в нижний наименьший, и наоборот. Средний замыкается сам на себя. На контактных площадках три контура собираются шиной, запитываемой кабелем. Следует из рисунка, по тексту нуль пояснений. Взяв читателями, обращаемся к поисковику, не любим нерешенных вопросов… Вот что удалось выяснить.

Вопросы конструирования LTE антенны Харченко

По теории, которую в книге непросто найти, диаметр проволоки рамки должен составлять 0,016 – 0,02 максимальной длины волны. Для частот телевидения времен СССР составило:

1. 1 – 5 (49 – 100 МГц) каналы: 120 – 100 мм.
2. 6 – 12 (174 – 230 МГц) каналы: 34 – 27 мм.

Провод значительного диаметра разыскать сложно, было предложено заменить круглый проводник плоским. Значительно увеличилась парусность антенны, нельзя назвать положительным фактором, изготовление усложнилось, вес увеличился, материалы стало сложно достать. Применяются три контура. Хорошая новость: будем работать с частотами 750 МГц и выше, проволоку диаметром 6 мм достанет каждый (зачистите ПВ). Вторая добрая весть: нашли способ ведения монтажа. Неведомый автор потрудился переснять из книги рисунки, привел описание процесса на сайте http://chegdomyn.narod.ru/meny/radio/ant-xarchenko.html. Бесплатный домен, поэтому 99%, информация раздобыта жестким энтузиастом.

Авторы поленились переснимать рисунки, добавим пару слов: по бокам монтажной платы укладываются две полукруглые пластины, на которые паяется проволока. По углам (6 штук общим числом выходит) рамки перемыкаются металлическими полосами. Насчет траекторий оказались правы. Следуйте рисунку, не ошибетесь. Изолировать места пересечения провода не принято, антенный канатик вовсе в этом не нуждается.

Сделана антенна для LTE своими руками. Как согласовать, писали в специальном обзоре, который называется Антенна Харченко своими руками. Сегодня любители WiFi широко применяют конструкцию. Иногда помещают железо в пластиковый корпус, отделывая шов силиконовым герметиком, купленным в сантехническом магазине.

На пальцах о MIMO.

Представим, что информация это люди, а модем и базовая станция оператора это два города между которыми проложен один путь, а антенна это вокзал. Перевозить людей будем на поезде, который, для примера, может перевезти не больше ста человек. Пропускная способность между такими городами будет ограничена, т.к. поезд может отвезти только сто человек за один раз.

Чтобы 200 человек смогли прибыть в другой город в один и тот же момент времени между городами строят второй путь и запускают второй поезд одновременно с первым, тем самым увеличивая поток людей в два раза. Точно также работает и MIMO технология, по сути мы просто удваиваем количество потоков. Количество потоков определяет стандарт MIMO, два потока - MIMO 2x2, четыре потока - MIMO 4x4 и т.д. Для передачи данных по сети интернет, будь то 4G LTE или WiFi на сегодня, как правило, используется стандарт MIMO 2x2. Чтобы принимать двойной поток одновременно потребуется две обычных антенны или по аналогии два вокзала, или, для экономии средств одна MIMO антенна, как если бы это был один вокзал с двумя платформами. То есть, MIMO антенна - это две антенны внутри одной.

Панельная MIMO антенна может буквально иметь два набора излучающих элементов("патчей" ) в одном корпусе(например четыре патча работают в вертикальной поляризации, другие четыре в горизонтальной, всего восемь патчей ). Каждый набор подключен к своему гнезду.

А может иметь один набор патчей но имеющий двухпортовая(ортогональную) запитку, таким образом элементы антенны запитываются со сдвигом фазы на 90 градусов, и тогда каждый патч будет работать в вертикальной и горизонтальной поляризации одновременно.

В таком случае один набор патчей будет подключен сразу к двум гнёздам, именно такие MIMO антенны и продаются в нашем интернет магазине.

Подробнее

Мобильная трансляция цифрового потока LTE напрямую относится к новым разработкам 4G. Взяв для анализа 3G сеть, можно обнаружить, что ее скорость передачи данных в 11 раз меньше, чем 4G. Все же скорость, как получения, так и трансляции данных LTE нередко бывает плохого качества. Связано это с нехваткой мощности или уровня сигнала, который получает модем 4G LTE от станции. Для существенного улучшения качества распространения информации внедряют антенны 4G MIMO.

Измененные антенны, по сравнению с обычными системами распределения данных, имеют другую схему передатчика. К примеру, нужен делитель цифровых потоков, чтобы распределять информацию на потоки с низкой скоростью, количество которых связано с числом антенн. Если скорость входящего потока примерно 200 Мегабит в секунду, то создастся два потока – оба по 100 Мегабит в секунду. Каждый поток должен транслироваться посредством отдельной антенны. Поляризация радиоволны, передающейся от каждой из двух антенн, будет отличаться, чтобы расшифровать данные во время приема. Приёмное устройство, чтобы сохранить скорость передачи данных должно так же иметь две приёмные антенны в разных поляризациях.

Достоинства MIMO

MIMO – это раздача сразу нескольких потоков информации всего по одному каналу с последующим прохождением их через пару или большее количество антенн до попадания в приемные независимые устройства для трансляции радиоволн. Это позволяет существенно улучшить пропускную способность сигнала, не прибегая к расширению полосы.

При трансляции радиоволн цифровой поток в радиоканале селективно замирает. Это можно заметить, если вы находитесь в окружении городских многоэтажных домов, двигаетесь на большой скорости или удаляетесь от зоны, которую могут охватить радиоволны. Для избавления от этой проблемы была создана антенна MIMO, способная транслировать информацию по нескольким каналам с незначительной задержкой. Информация предварительно кодируется, а затем восстанавливается на приемной стороне. В итоге не только увеличивается скорость распределения данных, но и значительно улучшается качество сигнала.

По своей конструктивной особенности антенны LTE делятся на обыкновенные и состоящие из двух приемопередающих устройств (MIMO). Обычная система распространения сигнала позволяет добиться скорости не более чем 50 Мегабит в секунду. MIMO дает шансы увеличить скорость трансляции сигнала более чем дважды. Достигается это благодаря монтажу в коробе сразу нескольких антенн, которые располагают на незначительном удалении одна от другой.

Одновременное получение, а также раздача цифрового потока антеннами к получателю происходит через два независимых кабеля. Это позволяет существенно увеличить скоростные параметры. MIMO применяется успешно в таких беспроводных системах, как WiFi, а также сотовые сети и WiMAX. Применение этой технологии, имеющей, как правило, два входа и два выхода, позволяет улучшить спектральные качества WiFi, WiMAX, 4G/LTE и прочих систем, поднять скорость передачи информации и емкость потока данных. Перечисленные достоинства достижимы благодаря трансляции данных от 4G антенны MIMO к получателю посредством нескольких беспроводных соединений. Отсюда и берется название этой технологии(Multiple Input Multiple Output - множественный вход и множественный выход).

. Где применяется MIMO

MIMO очень быстро завоевала популярность за счет увеличения емкости и пропускной способности таких протоколов передачи данных, как WiFi. Можно взять стандарт WiFi 802.11n в качестве наиболее популярного случая использования MIMO. Благодаря технологии связи MIMO в этом протоколе WiFi удается развить скорость более чем 300 Мегабит в секунду.

Помимо ускорения передачи потока информации, беспроводная сеть благодаря MIMO получила улучшенные характеристики в плане качества передачи данных даже в местах, где уровень приемного сигнала достаточно низок. WiMAX благодаря новой технологии получил возможность транслировать данные со скоростью до 40 Мегабит в секунду.

В стандарте 4G (LTE) возможно применение MIMO с конфигурацией до 8x8. Теоретически это позволит транслировать цифровой поток от основной станции к получателю на скорости больше 300 Мегабит в секунду. Еще одним привлекательным моментом от применения новой системы является качественное и устойчивое соединение, наблюдаемое даже на границе действия соты.

Это означает, что даже на существенном расстоянии от станции, а также при расположении в помещении с толстыми стенами, будет замечено только небольшое снижение скоростных характеристик. MIMO можно применять почти в каждой системе передачи информации беспроводным путем. Надо отметить, что потенциал этой системы неисчерпаем.

Неустанно ищут пути по разработке новых конфигураций MIMO антенн, например, до 64x64. В недалеком будущем это даст возможность еще больше улучшить эффективность спектральных показателей, увеличить ёмкость сетей и величину скорости транслирования информации.

Мы с вами живем в эпоху цифровой революции, уважаемый аноним. Не успели мы привыкнуть к какой-то новой технологии, нам уже со всех сторон предлагают еще более новую и продвинутую. И пока мы томимся размышлениями, действительно ли эта технология реально поможет нам получить более быстрый интернет или нас просто очередной раз разводят на деньги, конструкторы в это время разрабатывают еще более новую технологию, которую нам предложат взамен текущей уже буквально через 2 года. Это касается и технологии MIMO антенн.

Что же это за технология - MIMO? Multiple Input Multiple Output - множественный вход множественный выход. Прежде всего, технология MIMO является комплексным решением и касается не только антенн. Для лучшего понимания этого факта стоит совершить небольшой экскурс в историю развития мобильной связи. Перед разработчиками стоит задача передать больший объем информации в единицу времени, т.е. увеличить скорость. По аналогии с водопроводом - доставить пользователю больший объем воды в единицу времени. Мы можем сделать это увеличив "диаметр трубы", или, по аналогии, - расширив полосу частот связи. Первоначально стандарт GSM был заточен под голосовой трафик и имел ширину канала равную 0.2 МГц. Это было вполне достаточно. Кроме того есть проблема обеспечения многопользовательского доступа. Ее можно решить разделив абонентов по частоте (FDMA) или по времени (TDMA). В GSM применяются оба способа одновременно. В итоге мы имеем баланс между максимально возможным количеством абонентов в сети и минимально возможной полосой для голосового трафика. С развитием мобильного интернета эта минимальная полоса стала полосой препятствия для увеличения скорости. Две технологии основанные на платформе GSM - GPRS и EDGE достигли предельной скорости 384 кБит/с. Для дальнейшего увеличения скорости необходимо было расширить полосу для интернет трафика одновременно по возможности используя инфраструктуру GSM. В результате был разработан стандарт UMTS. Основным отличием здесь является расширение полосы сразу до 5 МГц, а для обеспечения многопользовательского доступа - применение технологии кодового доступа CDMA, при котором несколько абонентов одновременно работают в одном частотном канале. Такую технологию назвали W-CDMA, подчеркивая этим, что она работает в широкой полосе. Эта система была названа системой третьего поколения - 3G, но при этом она является надстройкой над GSM. Итак, мы получили широкую "трубу" в 5МГц, что позволило первоначально увеличить скорость до 2 МБит/с.

Как еще можно увеличить скорость, если у нас нет возможности дальше увеличивать "диаметр трубы"? Мы можем распараллелить поток на несколько частей, пустить каждую часть по отдельной небольшой трубе и затем сложить эти отдельные потоки на приемной стороне в один широкий поток. Кроме того, скорость зависит от вероятности ошибок в канале. Уменьшая эту вероятность путем избыточного кодирования, упреждающей коррекции ошибок, применения более совершенных способов модуляции радиосигнала, мы также можем увеличить скорость. Все эти наработки (совместно с расширением "трубы" путем увеличения числа несущих на канал) последовательно применялись в дальнейшем усовершенствовании стандарта UMTS и получили наименование HSPA. Это не замена для W-CDMA, а soft+hard upgrade этой основной платформы.

Разработкой стандартов для 3G занимается международный консорциум 3GPP. В таблицу сведены некоторые особенности разных релизов этого стандарта:

Технология 4G LTE, помимо обратной совместимости с 3G сетями, что позволило ей одержать верх над WiMAX, способна в перспективе развить еще большие скорости, до 1Гбит/с и выше. Здесь применяются еще более продвинутые технологии переноса цифрового потока в радиоинтерфейс, например OFDM модуляция, которая очень хорошо интегрируется с MIMO технологией.

Итак, что же такое MIMO? Распараллелив поток на несколько каналов можно пустить их разными путями через несколько антенн "по воздуху", и принять их такими же независимыми антеннами на приемной стороне. Таким образом мы получаем несколько независимых "труб" по радиоинтерфейсу не расширяя полосы . Это основная идея MIMO . При распространении радиоволн в радиоканале наблюдаются селективные замирания. Это особенно заметно в условиях плотной городской застройки, если абонент находится в движении или на краю зоны обслуживания соты. Замирания в каждой пространственной "трубе" происходят не одновременно. Поэтому если мы передадим по двум каналам MIMO одну и ту же информацию с небольшой задержкой, предварительно наложив на нее специальный код (метод Аламуоти, наложение кода в виде магического квадрата), мы можем восстановить потерянные символы на приемной стороне, что эквивалентно улучшению отношения сигнал/шум до 10-12 дБ. В итоге такая технология опять же приводит к возрастанию скорости. По сути это давно известный разнесенный прием (Rx Diversity) органично встроенный в MIMO технологию.

В конечном счете, мы должны понимать, что MIMO должно поддерживаться как на базе, так и у нашего модема. Обычно в 4G число каналов MIMO кратно двум - 2, 4, 8 (в Wi-Fi системах получила распространение трехканальная система 3x3) и рекомендуется, чтобы их число совпадало и на базе и на модеме. Поэтому для фиксации этого факта MIMO определяют с каналами прием∗передача - 2x2 MIMO, 4x4 MIMO и т.д. Пока в настоящее время мы имеем дело преимущественно с 2x2 MIMO.

Какие антенны применяются в технологии MIMO? Это обычные антенны, просто их должно быть две (для 2x2 MIMO). Для разделения каналов применяется ортогональная, так называемая X-поляризация. При этом поляризация каждой антенны относительно вертикали сдвинута на 45°, а относительно друг друга - 90°. Такой угол поляризации ставит оба канала в равные условия, поскольку при горизонтально/вертикальной ориентации антенн один из каналов неизбежно получил бы большее затухание из-за влияния земной поверхности. При этом 90° сдвиг поляризации между антеннами позволяет развязать каналы между собой не менее чем на 18-20 дБ.

Для MIMO нам с вами потребуется модем с двумя антенными входами и две антенны на крыше. Однако остается открытым вопрос поддерживается ли эта технология на базовой станции. В стандартах 4G LTE и WiMAX такая поддержка есть как на стороне абонентских устройств, так и на базе. В 3G сети не все так однозначно. В сети уже работают тысячи устройств не поддерживающих MIMO, для которых внедрение этой технологии приносит обратный эффект - пропускная способность сети понижается. Поэтому операторы пока не спешат повсеместно внедрять MIMO в 3G сетях. Чтобы база могла предоставить абонентам высокую скорость она сама должна иметь хороший транспорт, т.е. к ней должна быть подведена "толстая труба", желательно оптиковолокно, что тоже не всегда имеет место. Поэтому в 3G сетях технология MIMO в настоящий момент находится в стадии становления и развития, проходит тестирование как операторами, так и пользователями, причем последними не всегда успешно . Поэтому возлагать надежды на MIMO антенны стоит только в 4G сетях. На краю зоны обслуживания соты можно применять антенны с большим усилением, например зеркальные , для которых уже есть в продаже MIMO облучатели

В сетях Wi-Fi технология MIMO зафиксирована в стандартах IEEE 802.11n и IEEE 802.11ac и поддерживается уже многими устройствами. Пока мы наблюдаем приход в 3G-4G сети технологии 2x2 MIMO, разработчики не сидят на месте. Уже сейчас разрабатываются технологии 64x64 MIMO с умными антеннами имеющими адаптивную диаграмму направленности. Т.е. если мы пересядем с дивана на кресло или уйдем на кухню, наш планшет заметит это и развернет диаграмму направленности встроенной антенны в нужном направлении. Нужен ли кому-то будет этот сайт в то время?

Интернет давно и плотно вошел в жизнь практически каждого человека. Развитие тенденций, в том числе и в бизнес-процессах, требующих быстрой передачи больших объемов информации, еще больше усилило влияние необходимости постоянно присутствовать в Глобальной сети, ведь, даже находясь в отпуске, человек может иметь потребность дать срочный ответ на какие-либо рабочие вопросы или удаленно решить определенный круг проблем.

Сотовые сети

В деле облегчения доступа в Интернет вне зависимости от местоположения устройства и его владельца далеко не последнюю роль играют сотовые сети передачи данных. Современные девайсы - нотубуки, смартфоны и планшетные ПК - позволяют выполнять практически любые действия с информацией - ее генерацию, прием, изменение и передачу. Главное, чтобы неподалеку находилась передающая антенна 3G/4G-сигнала, которая обеспечит доступ в Глобальную сеть c любого устройства.

Интернет в удаленных районах

Несмотря на довольно широкое распространение 3G/4G сетей на территории нашей страны, качество предоставляемых операторами услуг очень часто оставляет желать лучшего. Если в более-менее крупных городах передающая 4G-антенна одного из сотовых операторов практически всегда расположена в каждом районе населенного пункта, а значит, обеспечивает нужное покрытие, то за пределами городов, в деревнях и отдаленных дачных поселках может наблюдаться крайне нестабильный прием сигнала.

Некачественное покрытие

Удаленность от крупных городов часто ведет к падению скорости приема/передачи данных на устройстве пользователя, а иногда - к полному отсутствию возможности доступа в Глобальную сеть. Как же решить эту проблему? Довольно часто улучшить качество приема сигнала сотовой сети, а значит, обеспечить комфортное использование всех возможностей Интернета помогает специальная 4G-антенна. Внешняя, вне здания, установка такого решения, во-первых, позволяет устранить помехи, возникающие при преодолении радиоволнами, которые распространяет базовая станция оператора, препятствий в виде неровностей рельефа и стен зданий, а также, во-вторых, в определенной степени улучшает качество принимаемого сигнала.

Антенны от производителей пользовательского 3G/4G-оборудования

Безусловно, операторы, предоставляющие своим пользователям доступ к Интернету через беспроводные сети, обладают информацией о вышеописанном положении дел. В своих фирменных магазинах они предлагают целые комплекты оборудования для работы в труднодоступных районах с плохим уровнем сигнала. Обычно в подобный комплект может входить модем или мобильный роутер, необходимые кабели и переходники, антенна модема 4G LTE. Стоит отметить, что изготовленные на заводе или фабрике решения хороши в первую очередь тем, что при их производстве применяются передовые технологии, что обеспечивает довольно неплохой коэффициент усиления сигнала.

Стоимость

Конечно же, изготовленная на заводе 4G-антенна является лучшим решением для обеспечения бесперебойным интернет-доступом мест, расположенных в труднодоступных районах. Единственным фактором, который может несколько препятствовать покупке подобного устройства, является высокая стоимость, превосходящая порой все разумные пределы. При этом внешняя антенна для 4G-модема не представляет собой нечто особенное - это обычная решетка, выполненная из металла, а в ее фокусе располагается приемная часть антенны. Такая простая конструкция наводит на мысли о самостоятельном изготовлении устройства усиливающего сигнал. В действительности многие абоненты, особенно технически продвинутые, предпочитают изготовить антенну для приема 4G своими руками, а не приобретать заводское решение в магазине.

Антенны, изготовленные самостоятельно

Стоит отметить, что антенна для 4G-модема, своими руками изготовленная - вполне действенный метод улучшить сигнал сотовой сети и сделать его более стабильным. При этом необходимы лишь начальные навыки работы с простейшими и доступными материалами. Старательно изготовленные антенны в отдельных случаях обеспечивают работоспособность модемов и роутеров даже в таких местах, где без использования антенн сигнал отсутствовал вообще. Единственным останавливающим фактором может служить отсутствие разъема для подключения внешней антенны на многих моделях модемов и мобильных точек доступа. А это значит, что придется осуществлять вмешательство в конструкцию интернет-приемника, то есть припаивать кабель к печатной плате роутера или модема.

Инструмент

На самом деле 4G-антенна своими руками может быть изготовлена в течение пары часов, это несложный процесс. Для достижения успеха нужно подготовить материалы для изготовления, а также инструмент. Инструменты, которые понадобятся в работе, представлены паяльником, набором отвёрток, плоскогубцами, круглогубцами, острым ножом и клеевым пистолетом.

Материалы

Что касается материалов. 4G-антенна при самостоятельном изготовлении может содержать в себе компоненты, представленные высокочастотным антенным кабелем, медной проволокой, пластиковой трубкой, куском полиэтилена, картоном, фольгой, старой кастрюлей или дуршлагом. Существует конструкция, пригодная для самостоятельного изготовления, где в качестве основы используется параболическая спутниковая антенна, лишенная приёмного конвертера.

Антенна Харченко

Очень простым в изготовлении решением является 4G-антенна Харченко. Конструкция такой антенны - это «восьмёрка» из медной проволоки, которую размещают внутри металлизированного либо металлического отражателя небольших размеров. Для изготовления отражателя подойдет, к примеру фольгированный текстолит. При изготовлении антенны нужно учитывать, что главным фактором для работоспособности будущего изделия является точный расчет габаритов. Чтобы рассчитать размеры «восьмерки» и отражателя необходимо обратиться к справочнику радиолюбителя или ресурсам в Интернете. Прежде чем приступать к конструированию, необходимо точно выяснить, какая сеть - 3G или 4G - покрывает район использования, а также на какой частоте оператор ведет вещание.

Недостатки

К недостаткам вышеописанного решения следует отнести необходимость подключения кабеля, идущего от антенны к специальному разъему, расположенному на корпусе модема. Это касается абсолютно всех антенн, располагаемых на улице, отдельно от модемов. Дело в том, что, как было сказано выше, антенный разъем на устройстве может попросту отсутствовать, что приведет к необходимости разбирать корпус устройства-приемника и вносить коррективы в его аппаратную часть, припаивая кабель к печатной плате. Это может привести к повреждению модема или мобильного роутера при отсутствии достаточной квалификации у пользователя, производящего манипуляции.

Импровизированный отражатель

Если 4G-антенна является необходимостью, а вмешательство в аппаратную часть модема не входит в планы, можно воспользоваться следующим методом. Достаточно эффективная усиливающая антенна может быть изготовлена старой двух-трех литровой кастрюли. Также можно приспособить алюминиевый тазик и даже оклеенную фольгой картонную коробку. Подготовив основу импровизированного отражателя, нужно поместить внутрь нее (в центр) модем, подключаемый к ПК или ноутбуку с помощью USB-удлинителя. После этого нужно сориентировать полученную антенну на ближайшую базовую станцию.

Настройка

По мере получения сведений о силе и стабильности сигнала, полученного с помощью изготовленной конструкции можно менять местоположение модема внутри конструкции. Перемещая устройство-приемник ближе или дальше от задней стенки отражателя необходимо найти наиболее приемлемое положение, а затем закрепить модем с помощью клеевого пистолета и подручных материалов.

Достоинства

Безусловным достоинством описанной выше конструкции из кастрюли является отсутствие необходимости разбирать модем и припаивать антенный кабель. Единственным нюансом может служить качество используемого для подключения USB-удлинителя. Он не должен характеризоваться излишней длиной и быть качественным во избежание потерь сигнала. В идеальном случае используются специальные активные кабели, оснащаемые устройствами для предотвращения потерь. В случае если такая антенна 4G антенна используется на улице, необходима защита в виде обертывания полиэтиленом устройства-приемника или всей конструкции.

Спутниковая тарелка

Если очень хочется либо необходимо иметь модем или даже полноценный 4G-роутер с внешней антенной, а под рукой - неиспользуемая или неисправная спутниковая тарелка, вопрос может считаться практически решенным. Также понадобится пластиковая трубка диаметром, подходящим для размещения внутри модема. Конструкцию собирают следующим образом. Модем помещают в пластиковую трубку и крепят на месте конвертера в фокусе антенны. После сборки антенну нужно направить на базовую станцию, а модем подключить к компьютеру посредством USB-удлинителя. Добившись приемлемых показателей коэффициента усиления, а для этого нужно прибегнуть к передвижению модема внутри трубки и поворачиванию всей конструкции в ту или иную сторону, можно переходить к обеспечению Wi-Fi покрытия в помещении. Для этого понадобиться маршрутизатор с поддержкой подключения 3G/4G модемов. Подключив конструкцию к соответствующему разъему на роутере и настроив подключение, можно получить полноценную беспроводную сеть, приемлемую для использования на любом современном девайсе - смартфонах и/или планшетных ПК и т. п.

Таким образом, использование, казалось бы, кустарных методов изготовления и простейших доступных всем материалов, можно обеспечить доступ в Глобальную сеть даже в самых удаленных районах. При этом 4G-антенна, сделанная своими руками, не требует от своего владельца больших финансовых и трудовых затрат при изготовлении.