Para que un sistema de comunicaciones móviles proporcione las mejores prestaciones posibles, y así ofrecer al usuario la mejor calidad de experiencia (QoE) con la mayor calidad de cobertura y velocidad de transmisión de datos, debemos tener en cuenta 3 factores importantes que impactan significantemente a las prestaciones del sistema:
· Intermodulación pasiva (PIM)
· Aislamiento
· Pérdida de retorno

Los componentes pasivos de SPINNER estás diseñados para mitigar las interferencias producidas y así poder proporcionar al sistema:

                     BAJO PIM                             ALTO AISLAMIENTO               BAJO VSWR

INTERMODULACIÓN PASIVA

· El óxido de metal, las zonas de contacto y materiales ferromagnéticos tienen propiedades no-lineales.
· El efecto del PIM siempre aparece cuándo al menos dos frecuencias diferentes son transmitidas desde un componente pasivo, tales como un conector o un cable coaxial. La no linealidad del componente puede causar que una señal de distorsión aparezca en el rango de frecuencia de una señal útil (la banda de recepción es aún más crítica).
· Efectos no lineales pueden ser causados por mal diseño, imprecisiones de fabricación, materiales defectuosos, superficies mal terminadas e incluso por impurezas en los materiales o fallos en el proceso de montaje.
· Los productos de distorsión más importantes son los productos de tercer orden de intermodulación, comúnmente llamados IM3.


IM3 es expresado en dBc (dB relative to Carrier): usando 2 portadores de 20 W (o lo que es lo mismo 43 dBm).
Niveles óptimos de IM3 deben ser ≤ -160 dBc
Frecuencias IM3:

· SPINNER ya alarmó del efecto PIM en los primeros comienzos de la era de las comunicaciones móviles.
· SPINNER destina muchos esfuerzos y recursos en el desarrollo de productos de bajo PIM, y realizando medidas en fábrica
Diseño + material + fabricación = producto de bajo PIM
· IEC 62037-1 recomienda que los sistemas de medida de PIM sean al menos 10 dB mejor que el valor de PIM del componente que se quiere medir (DUT).
Medir una antena especificada con IM3 < -150 dBc con 2 x 20 W requiere un test setup con todos los componentes mejores que -160 dBc.
· Medidas correctas de PIM requieren un sistema de medida profesional extremo a extremo.

MIDIENDO LA INTERMODULACIÓN PASIVA

¿En qué rango de medida nos movemos? O, en otras palabras, ¿en qué rango la distorsión PIM afecta en la eficiencia total de nuestro sistema de comunicaciones?
Para poder hacernos una idea del rango, voy a hacer una analogía de la relación entre una distancia de tan solo 10 μm y la distancia del Sol a La Tierra. Su relación sería de -162dB, similar a un valor de PIM bueno.

Si hacemos lo mismo con un par de señales de 20W y queremos obtener un PIM de -162dBc. ¿Cuál tendría que ser la potencia de IM3?

Estamos hablando de una señal ínfima (1,26 Femtovatios) para no tener problemas de intermodulación pasiva. En cuanto la potencia de la señal IM3 empiece a aumentar de ese valor, empezaremos a tener problemas, y la eficiencia de nuestro sistema de comunicaciones móviles se verá menguada.

AISLAMIENTO

· El aislamiento se define como la interferencia (cross-talk) entre dos señales de canal.
· El aislamiento “interband” (entre bandas) ocurre entre diferentes bandas de señal (como por ejemplo 5G 700 y LTE 800)

· El aislamiento “intraband” (dentro de banda) ocurre entre diferentes señales de operadores en la misma banda

· El nivel de aislamiento alcanzado depende de la calidad del componente usado:
Buenos acopladores tienen aislamiento de hasta 30 dB
Buenos combinadores tienen aislamiento de hasta 50 dB

"Cuanto mayor es el aislamiento, mejor la eficiencia global del sistema"

PÉRDIDA DE RETORNO (VSWR)

· Cada vez que una señal se aplica a un componente pasivo, cierta cantidad de señal pasará a través (transmisión), otra parte es absorbida dentro del componente (pérdida de transmisión) y una tercera parte es reflejada hacia la fuente. La potencia reflejada se conoce como pérdida de retorno o VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), en español ROE (Relación de Onda Estacionaria).
· La fórmula que relaciona el RL con el VSWR es la siguiente:

· Esta reflexión ocurre con cada desadaptación entre componentes o dentro de los mismos debido a diferentes impedancias.
· El mejor VSWR sería 1.0, lo cual significa que no se refleja nada y se transmite el 100% de la señal.

RELACIÓN ENTRE PÉRDIDA DE RETORNO (VSWR)  Y AISLAMIENTO

· Caso 1: Conectar un componente con baja reflexión (VSWR = 1.1) a un acoplador excepcional, el aislamiento puede ser de hasta 30 dB
· Caso 2: Conectar un componente con alta reflexión (VSWR = 1.3) al mismo acoplador anterior, el aislamiento puede descender hasta 23 dB
· Caso 3: Mientras que si conectas un componente con baja reflexión (VSWR = 1.1) a un acoplador peor, el aislamiento puede ser de nuevo de 23 dB
En resumen, la eficiencia total del sistema se ve afectada por las prestaciones del peor componente del sistema.

Las reflexiones tienen lugar en cada componente discreto a lo largo de toda la red de distribución. Cuánto más cercano a la fuente, más crítico es, reduciendo la SINR total del sistema.

EL BUEN RENDIMIENTO DE LA RED COMIENZA CON UN BUEN AISLAMIENTO

Para el despliegue de sistemas pasivos de antenas distribuidas (sistemas DAS) para dotar de coberturas de interiores a todo tipo de infraestructuras, aquí es donde recomendamos el uso de nuestros sistemas de combinación multi banda multi operador, ya que están integrados y medidos en fábrica proporcionando el mejor nivel de aislamiento del mercado y asegurando así el mejor rendimiento posible de la red frente al uso de conexiones de múltiples componentes discretos.
Ejemplo de un combinador SPINNER para 3 operadores y 4 bandas cada uno:
· 30dB de aislamiento interband (entre distintas bandas del mismo operador)
· 50dB de aislamiento intraband (dentro de misma banda entre los 3 operadores)

Ejemplo de sistema de combinación 12x3 para 3 operadores y 4 bandas cada hasta LTE
12 : 3 Combining system 700-900/1800/2100/2600 MHz 4.3-10 female - BN: 572660 - Product Finder SPINNER GmbH

Ejemplo de sistema de combinación 15x3 para 3 operadores y 5 bandas cada uno hasta 5G (banda de 3600MHz).
15 : 3 Combining system 700-900/ 1800/ 2100/ 2600/ 3800 MHz 4.3-10 female - BN: 570297 - Product Finder SPINNER GmbH

Y CONTINÚA CON EL MEJOR VSWR POSIBLE DE CADA UNO DE LOS COMPONENTES A LO LARGO DE LA RED


Lo cuál se traduce en un alto aislamiento del sistema completo. De nada sirve poner un combinador de alta calidad si a lo largo de la red desplegamos componentes y jumpers coaxiales con malas pérdidas de retorno, ya que como hemos visto, eso menguará el aislamiento y eficiencia global del sistema.

Conclusión: RENDIMIENTO GLOBAL DEL SISTEMA

“Signal-to-interference-plus-noise-ratio” (SINR) es usado habitualmente en sistemas de comunicaciones móviles para medir la calidad de las señales.
· SINR es un valor usado para dar un límite superior teórico de la capacidad de canal (o la tasa de transferencia de datos) en un sistema de comunicaciones móviles.

· Ejemplo: Rx = -90 dBm; Rxnoise = -110 dBm => SINR = 20 dB
· La siguiente tabla muestra la reducción de la eficiencia (capacidad del sistema) cuando establecemos el valor de 20 dB de SINR como referencia para el 100% de eficiencia del sistema.

Cuánto mayor SINR, significa que:
· Más eficiente es nuestra red.
· Más capacidad por usuario.
· Mayor número de usuarios soportado.
En el siguiente esquema podemos ver como varía la capacidad de la red según va decreciendo el valor de SINR, lo cuál se traduce a que se pueden conectar menor número de terminales soportando la misma capacidad de red.

En SPINNER somos expertos desde hace más de 75 años, y fabricamos componentes de muy alta calidad para poder proporcionar la mayor eficiencia a su red de comunicaciones móviles, incluyendo los conectores de nueva generación NEX10® (conectores, adaptadores, jumpers coaxiales y kits de calibración para VNAs)
RF components - Product Finder SPINNER GmbH

Autor: Alejandro Fernández Gálvez, Ingeniero Superior de Telecomunicaciones por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) – Sales Manager Spain & Portugal en SPINNER.