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如何解决智能家居终端传输信号差的困扰

发布日期: 2018-03-08
作者:
核心提示:目前的智慧城市,智能家居希望实现的是通过各种近距离无线通信技术把时刻围绕在我们生活、工作、行为周边的各种应用产品实现人与物、与信息;有效地关联应用起来,使我们能从科技的发展中得到很好的智能化体验。智慧城市,智能家居从智能管理理念提出到现在已经逐步实现;过程中有许多的产品已经实现了自我控制与自制系统的...


如何解决智能家居终端传输信号差的困扰

目前的智慧城市,智能家居希望实现的是通过各种近距离无线通信技术把时刻围绕在我们生活、工作、行为周边的各种应用产品实现人与物、与信息;有效地关联应用起来,使我们能从科技的发展中得到很好的智能化体验。

智慧城市,智能家居从智能管理理念提出到现在已经逐步实现;过程中有许多的产品已经实现了自我控制与自制系统的控制方式。

随着智能手机的普及,手机APP的开发成熟;各大智能应用类的家居产品逐步地不断更新换代,各种产品基于移动通信信号通道进行信息传输的方式大为应用;但在应用中,许许多多的产品目前碰到了信号传输不畅的问题,因为移动信号采用的是无线传输方式,无线的电磁波在链路的传输中存在着信号损耗问题。比如智能家居类的产品用蓝牙、WIFI,方式进行短距离传输到室内的管理中心模块后再进行远程传输到用户手中的移动APP控制端的过程中,使用的传输方式绝大部份使用了移动的网络进行的传输。但由于信号在传输过程中信号联网出现了断网、无信号,弱信号区域大大地制约了智能家居前进的步伐;移动通信的信号优势已然成为智能家居前进的绊脚石。

移动通信信号是从移动运营商的基站采用无线的方式传输给我们的终端接收的信号;其包含有语音通话信号通道和移动数据上网信号;从国内的运营商分类有:中国电信、中国移动、中国联通;从信号的制式分类有:CDMA、GSM、WCDMA、SCDMA、LTE-FDD、LTE-TDD;从数字移动技术的更新分类有:2G、3G、4G、5G;多制式、多通道是目前移动通信信号的特性;由于各制式、各通道各运营商所使用的频率不一样,所以导致了智能在通道的选择上五花八门;有的产品用电信的通道,有的产品用移动的通道、也有的采用联通的通道;但由于我们的智能家居产品大部份是以在家庭室内安装为主,我国的移动信号全国覆盖率在全球虽然是覆盖最理想的国家,但由于我国城市化建议的步伐比较快,室内的装璜越来越高档,大量地使用比如全玻璃墙、大理石、铝合金板、铝塑板等等高屏蔽性能材料来进行室内的装璜;使得移动通信的无线射频信号无法渗透和穿透到室内,从而导致了智能家居系统的信号无法与主人的有效通信,进而无法通畅地实现智能的管理和控制我们的系列智能产品,让客户的体验无法得到体现,为了让客户有更好的体验,如何有效地解决信号通畅问题呢?

采用移动通信信号中继放大器把室外微弱的移动通信信号通过放大后中继到室内,让室内全覆盖到无线基站的信号,从而让智能家居的控制信号能有效地传输到客户的控制终端是一种比较理想的解决方案。

移动通信信号中继放大器(手机信号增强器、微型直放站、手机信号伴侣、手机信号接入器、手机信号导入器),由于我国移动通信事业的飞速发展,移动通信用户也随之不断增加,以至蜂窝规划越来越小,基站位置越来越低;另一方面,随着城市建设的发展,高层建筑不断涌现,基于无线传播的阴影效应,在这些高层建筑的背后或中间层会形成移动通信的信号盲区。

移动通信信号中继放大器是专门为解决手机信号盲区而设计的产品。由于手机信号是靠电磁波的传播来建立通信联系的,由于建筑物的阻隔,在一些高大建筑物里边、地下室等地方一些商场、餐厅、卡拉OK桑拿按摩等娱乐场所、地下人防工程、地铁站等许多场所,手机信号不能到达而不能使用手机。移动通信信号中继放大器可以很好地解决这些问题,只要在特定的地方安装一套移动通信信号中继放大器系统,整个范围内的手机信号都可以很好地使用,给里面的工作人员或客人带来很大的方便,衡量移动通信信号中继放大器好坏的指标主要有,智能化程度(如远程监控等)、低IP3(五委规定小于-36dBm)、低噪声系数(NF)、整机可靠性、良好的技术服务等。使用移动通信信号中继放大器作为实现“小容量、大覆盖”目标的必要手段之一,主要是由于使用直放站一是在不增加基站数量的前提下保证网络覆盖,二是其造价远远低于有同样效果的微蜂窝系统。移动通信信号中继放大器是解决通信网络延伸覆盖能力的一种优选方案。它与基站相比有结构简单、投资较少和安装方便等优点。

信号中继器和电视机或手机不同,它不是一个完整的最终电子产品,因为人们买了电视机或手机马上就可以使用,而信号中继器却完全不一样,如果离开了工程服务,信号中继器不能发挥任何作用。

一个信号中继器能否发挥作用,信号中继器安装地点的选择非常重要,信号中继器要取得良好的效果,可以认为选址占50%,机器自身性能占30%,现场调试好坏占20%。基站设备由于技术复杂,价格昂贵,基站的销售商往往对基站安装给予现场督导,技术人员亲自调试,发挥一个基站的作用。信号中继器技术相对较简单,价格便宜,如果直放站的销售与工程服务脱节,不重视现场安装的指导,性能再好的信号中继器也很难发挥作用,如果信号中继器自激,将适得其反,使信号中继器成为害群之马,严重影响原有基站网络的性能。

安装信号中继器需注意一下几点:

(1)信号自激

信号中继器安装不当,收发天线隔离度不够,整机增益偏大时,输出信号经延时反馈到入端,致使中继器输出信号发生严重失真产生自激。信号自激的频谱如图6,发生自激后信号波形质量变差,严重影响通话质量,产生掉话现象。


如何解决智能家居终端传输信号差的困扰

克服自激现象的方法有两种:

◆一是增大施主与重发天线的隔离度;

◆二是降低中继器增益。

当要求中继器覆盖范围较小时,可采用了降低增益的办法。当要求覆盖的范围较大时,应增大隔离度。工程中主要采用以下几种方法:

增大收发天线的水平及垂直距离;

增加遮挡物,如加装屏蔽网等;

增加施主天线的方向性,如使用抛物面天线;

选用方向更强的重发天线,如定向角度天线;

调整施主与重发天线的角度和方向,使两者尽量背向。

(2)导频信号切换频繁(即“乒乓”现象)

这种现象主要是指在覆盖区内,手机用户在2个或多个基站导频间反复切换,经常同时接入多个基站。其原因是直放站天线安装不当,施主天线安装在多个基站重叠覆盖区内,接收到多个基站的导频信号,而且强度相近,交替占优,经直放站中继后各导频信号强度仍很接近,造成覆盖区内移动台在多个基站间频繁切换,俗称“乒乓”现象。当各导频信号强度之差小于3dB时,移动台同时接入2个或多个基站,给系统控制的负荷加重或引起过载,增加了中断通信的可能性,并降低基站系统容量。这种情况多出现在地形复杂的山区、丘陵地带和楼群密集的城区,如图7所示。


如何解决智能家居终端传输信号差的困扰

为尽量避免“乒乓”现象,工程中主要采取以下措施。

改变施主天线安装位置,使施主天线对准一个基站,直到找出较强的导频信号且稳定改变中继器施主天线安装站址,尽量不要选址在基站覆盖区的交界处,以避开相邻基站的干扰;

选用方向性更强的施主天线,如高增益大口径抛物面天线;

采用分集接收技术。

一般在测点选址时,需要使用频谱分析仪或路测仪对基站信号强度进行监测,避免在基站覆盖交叉区域和基站导频切换频繁地区安装中继器。

(3)接收信号频率选择性衰落


如何解决智能家居终端传输信号差的困扰

如图8所示

由于空中信号传输多径,会造成信号的频率选择性衰落。当施主天线接收到这样的信号时,经中继器放大,发射到覆盖区,移动台接收此信号,通话质量较差,严重时手机用户将检测不到前向导频信号。

所以,以安装施主天线时,一定要检测施主天线接收到的前向信号的频谱,发现频率选择性衰落时,要及时调整天线角度或位置,直至收到频谱比较理想且电平较高的前向信号。


如何解决智能家居终端传输信号差的困扰

物联网的技术将使未来的移动互联不仅是人与人的互联,还包括了人与物、物与物、人与环境、物与环境等各种方式的互联、互动,物联网的未来必然是与移动互联网的互动去完成共同的进化。

(作者:安特纳杰 李浩)


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