Tout d'abord on rappelle que l'offre de service 4G, LTE dans la bande des 700 Mhz, n'est pas disponible sur toutes les régions françaises, car les fréquences sont encore employées en TNT entre 700 et 790 Mhz (les canaux 49 et 60). Toutefois depuis début octobre 2017 lesdites fréquences TV ou été transférées à la téléphonie mobile en régions de Toulouse, Marseille et Montpellier, la région parisienne ayant été libérée depuis 2016 en utilisant que les canaux UHF Bandes IV-V, entre c21 et c48 (> 471 Mhz, < 694 Mhz ) en Pol H en général, ou V.
Dès mi-2019 c'est tout la France qui aura abandonné les ex-fréquences TNT > 700 Mhz et donc la 4G ou 5G pourront être développées en bande basse plutôt rurale, complétées de la bande SHF des 3.5 GHz, elle plutôt urbaine.
Pour l'application précitée, on utilise un système de relais domestique iso-fréquences (sans conversion) qui répète le signal en l'amplifiant bilatéralement de l'ordre d'une soixantaine de décibels (+/-). Ces amplificateurs sont équipés de filtres de fréquences correspondant à certaines sous-bandes définies allouées aux opérateurs ayants-droit. En d'autres termes un modèle d'ampli-répéteur pour un abonnement à un portable Orange, par exemple, ne pourra pas être utilisé pour Free, par exemple. En outre, les antennes, via leur bande et caractéristiques propres, pourront ne pas être compatibles, mais là c'est pas systématique...
Avant de passer à l'installation et montage, savoir que les bandes 700 / 800 Mhz (et 900 Mhz) sont surtout destinées au zones rurales,( villages, habitat diffus) vu leurs facultés de propagation à plus longue distance et leur pouvoir de pénétration dans les habitations, mais leur débit est plus limité. Les autres spectres, comme les bandes citadines de 1700 à 2600 Mhz sont surtout dédiées aux zones urbaines/péri-urbaine avec un meilleur débit, toujours de type partagé. La pénétration à l'intérieur des maisons ou appartements est moins facile, mais les échos (réflexions ou trajets multiples) peuvent parfois faciliter l'accès au réseau LTE ou LTE avancé.
NB : certains portables/smartphones, pourtant annoncés 4G, peuvent ne pas être compatibles avec la syntonisation de la récente bande 700 Mhz .. c'est notamment le cas lors d'achats sur internet en provenance des Etats Unis ou de Chine...
Avant d'aborder la partie technique sur l'extension individuelle, domestique, de la portée en zone dite grise, soit limite ou aléatoire (zone blanche = pas de réseau ou pas de relais ) on souligne que l'accent sera surtout mis sur les offres LTE/LTE+, de loin les plus prisées, mais le principe du répéteur actif peut être extrapolé aux autres standards appelés communément GSM, ex UMTS...
Si les opérateurs de téléphonie mobile ont édité des cartes de couverture plein air, il n'existe pas d'illustration portant sur la possible et plus délicate desserte intérieure. Enfin, pour illustrer le dossier on a choisi le cas des habitations individuelles, mais le principe vaut aussi pour l'habitat collectif, résidence, HLM..
Schéma de principe, synoptique, d'une installation, composition, emplacement des éléments :
Nb: l'antenne pilote peut aussi être installée sur un support autoportant, mât ou pylône, monté à partir du sol ou sur une dépendance de l'habitation principale (ex, garage, atelier, relativement proches, < 20/30 m à ~ 2600 Mhz et plus, si bandes des 700, 800 ou 900 Mhz qui supportent des câbles plus longs.
AIDE AU CHOIX MATERIEL, RELAIS REPETEUR, ANTENNES, EXTERIEURE OU INTERIEURE :
Il existe de nombreuses solutions techniques présentées sous ensembles complets, ampli-répéteur, connectique, antennes, prêts à l'emploi ou alors la solution de la composition personnelle, choix particuliers, certes de l'ampli-répéteur, mais aussi sur les antennes les plus appropriées, par rapport à une situation donnée et à caractéristiques propres, ainsi que sur la qualité et longueur des câbles coaxiaux 50 ohms qui doivent être à très faible perte surtout sur les bandes les plus hautes et les antennes les plus distantes.
Pour commencer voyons le nerf de la guerre, l'amplification. Tout d'abord vérifier impérativement que le modèle est compatible avec les sous-spectres hertziens accordés aux opérateurs Orange, Free, SFR, Bouygues. En France les modèles utilisables doivent posséder les mentions suivantes FDD, B28 (700 Mhz) , B20, B3 et B7 (2600 Mhz) . Cela signifie que les différents filtrages (bande passante, qlq Mhz) et amplifications de ~17 à 27 dBm, en accord, ne concerneront que les blocs en rapport direct et pas ceux des opérateurs non choisis. Le marché propose des appareils à gain variable, selon le modèle, 50 à 75 dB, ajustable par potentiomètre sur la liaison montante et descendante et complété d'une fonction CAG (Contrôle Automatique de Gain) qui rétablit l'équilibre bilatéral ( relais<> système répéteur) et cela sur une plage de 50 dB.
Certains répéteurs sont compatibles qu'avec une seule bande FDD d'autres sont multi-bande FDD, donc universels. Le prix d'un répéteur cellulaire peut fortement évoluer, entre une trentaine d'Euro et approchant les 500 €, voire 1000 € selon les performances et caractéristiques, certains modèles possèdent un marquage de conformité " CE " et pas d'autres, donc comparer attentivement...
En ce qui concerne les antennes UHF (< 3000 Mhz) il existe principalement 3 modèles, les yagis, les log-périodiques, donc, elles, à éléments, les antennes plates/panneau (technologie planaire), souvent carrées ou rectangulaires et les antennes paraboliques souvent ajourées, grille. Ces antennes directives, à gain variable selon leur taille, sont surtout désignées pour l'extérieur, mais on peut parfaitement les envisager pour l'intérieur..., dites alors clients dans le synoptique...
Pour l'exploitation de la bande 700 /800 Mhz et 900 Mhz une antenne à éléments convient bien. Certains modèles sont carénés (capot blanc ou gris). On pourra bien entendu aussi retenir une antenne panneau qui se caractérise par sa faible profondeur et par une certaine discrétion car leur intégration est parfois plus facile. Ces antennes peuvent être utilisées en interne ou en externe.
double antenne à éléments, "Mimo" (ou simple, mono) pour les seules bandes basses 700/800Mhz ( LTE 4G, voire 5G...) produisant gain de 13 dBi. Convient aussi pour routeur sur relais LTE assez distant:
Ensuite, pour l'antenne, plutôt extérieure, pilote, (ou primaire) en montant en fréquences, bandes 1700 >>>> 2600 les antennes paraboliques deviennent intéressantes en matière de gain et efficacité. On observe les paraboles classiques d'aspect rond ou rectangulaires avec une déclinaison particulière composée d'un élément longitudinal log-périodique ou yagi. Leur gain (en haut de bande) peut être approcher les 20 dB, et un plus, si de plus grande dimensions.
Routeur 4G, 3G Huawei B715 (classé N°1 par certains) dédié aux antennes râteaux, ou aux panneaux ou aux paraboles, externes, balcon, toit... pointée en direction du relais, via connecteur SMA et câble coaxial 50 ohms ( câble télé TNT, DAB+/FM et SAT c'est 75 Ohms)
Les antennes type panneau semblent désormais les plus proposées et souvent retenues, car elles couvrent toutes les bandes >703/<2690 Mhz (dites souvent dans le commerce 700/2700 Mhz) avec au moins un minimum de gain et de directivité (protection direction utile au détriment des autres directions inutiles,) soit l' angle d'ouverture qui diminue avec l'abaissement de la fréquence. En d'autres termes une antenne 700 à 900 Mhz via son angle d'ouverture normalisée à - 3 dB "voit" bien plus large qu'une antenne bande des 2600 Mhz. Cette dernière, en revanche, est moins volumineuse à gain équivalent puisque la fréquence est plus élevée. Le gain max d'un panneau peut atteindre 24 dBi. Au-delà, on passe sur de la parabole manufacturée, ou pour les connaisseurs, sur du réflecteur TV satellite modifié au niveau du foyer (sans sa tête LNB KU) en ajoutant un illuminateur (planaire ou quad ou cornet, passif ou actif adapté à la fréquence de l'opérateur téléphonique.
Puis, on dispose des antennes omnidirectionnelles ou 360° sorte de tige ou bâton vertical,( polarisation V) qui captent et émettent dans tous les azimuts. Leur gain est plutôt faible. Elles sont souvent proposées dans les kits entrée de gamme, bon marché, mais aucun technicien sérieux ne l'utilise en antenne pilote et pour cause, c'est un générateur de brouillage à 360°, effets par exemple chez les voisins en pourtour de l'installation. On peut toutefois la rencontrer en mode interne.
En conclusion d'étape, on retient en général une antenne directive à gain suffisant 8 à 20 dBi (selon le signal source, champs du relais) pour le piloter l'installation et une antenne client directive / sectorielle à plus faible gain, plus courte et donc moins encombrante. Les offres proposées portent aussi sur des antennes internes de plafond "dôme", omni, à gain limité de 2 à 4 dBi, selon la fréquence, servant plutôt à "éclairer" une "petite" surface.
Pour info sachez que le gain d'antenne dBi (ou dBd, -2.1) augmente au fur et à mesure qu'on progresse en fréquence, mais en contre partie l'atténuation naturelle des signaux dans l'espace libre augmente et en plus la dégradation (absorption) à travers les obstacles est plus marquée surtout en bande 5G en 3500 Mhz, alors que le 700 Mhz s'en sort mieux.
EXPLORATION, INSTALLATION, MONTAGE, CHOIX SITE.
Préalablement choisir un emplacement en hauteur, ou latéral, le mieux dégagé vers le relais de votre-opérateur, qui n'est pas forcement le plus proche de votre domicile, mais le mieux capté. Utiliser votre portable pour exploration du champ en observant ses bargraphes. En général en gagnant de la hauteur, au-dessus du sol, on améliore la réception primaire, mais pas toujours puisqu'il est pas rare de constater que le meilleur point d'accès au réseau peut être simplement un endroit décalé de la propriété.
On pourra aussi tester le signal depuis les combles et le grenier, si la toiture est en tuiles, car la dégradation (atténuation) par cet obstacle minéral vaut que quelques db, surtout en bandes basses 700/ 900 Mhz. En bandes plus hautes, >1700 Mhz, on pourra être amené à choisir une antenne à plus de gain pour compenser l'affaiblissement artificiel de liaison, par rapport à une antenne pilote située à l'extérieur du bâtiment.
Déterminez le site avec le meilleur débit en faisant plusieurs essais sur qlq jours, car il peut évoluer en fonction du moment de la journée, de la météo et de la climatologie. Le nombre d'utilisateurs simultané peut fausser l'impression.
Une fois le meilleur emplacement (externe) pilote défini, (qui parfois peut être distant de qlq dizaines de m), soit un mât classique de toiture 2, 3 ou 4 m de longueur (via une tuile de passage et son cône d'adaptation au diamètre du mât) ou une fixation murale, ou un coude de déport ou une fixation (cerclage) de cheminé.
Site pilote distant: exemple de mât (ou pylône = trellis) tubulaire monopode autoportant (= autostable) sur platine fixée par ancrage sur embase béton à fondations compatibles ( dosage 300 kg/m3):
http://img110.xooimage.com/files/4/1/0/ ... 330ff6.jpg
(alternative mât monobloc basculant via platine à charnière, levage par rotation )
Pour une éventuelle installation pilote sous toiture, il existe des tuiles en plastique "transparentes" ou signaux hertziens, même ceux à plus courtes longueurs d'onde, de 10 cm (3000 Mhz). Si présence d'une fenêtre de toit (notez bien, vitre sans traitement métallique, argentique, alu) exposée +/- côté relais, placez l'antenne directive dans l'axe de cette ouverture visuelle, les pertes hertziennes sont quasi-nulles.
Installer votre antenne, rappel impérativement de type directif, en polarisation verticale (Pol V = brins ou éléments d'antenne verticaux) sur la structure de maintient définie. Pour le pointage diriger son axe, via sa partie avant, dans la direction du relais. Connecter le tronçon de câble coaxial repéré sur le connecteur N ou SMA ,etc..de l'antenne.
Maintenant si on souhaite exploiter 2 réseaux différents dans la maison il sera parfois nécessaire de coupler (via coupleur ou mixeur, 2 voies ) une seconde antenne pilote, sur le câble primaire, lorsque l'autre relais se situe dans une direction différente.
( Prévoir une descente d'antenne en gaine de 20 mm qui aboutit dans un/des endroit(s) compatible(s) ).
En ce qui concerne le mise en place de l'antenne (s) client, plus ou moins directive ou alors omnidirectionnelle, installez-la en polarisation verticale ou horizontale (Pol H) dans ce dernier cas les éléments sont horizontaux. Choisir un emplacement, mural ou de plafond, compatible avec la configuration/agencement de votre logement (ou bureau ou atelier). Si la zone intérieure à desservir est de forme carrée (ou presque), une antenne centrale, type dôme, semble la plus adaptée. Si l'espace ouvert est plutôt allongé, rectangle, pièce, couloir, une antenne directionnelle (relative) peut être positionnée sur un mur perpendiculaire à l' axe d'exploitation principal.
Si plusieurs sites à desservir, étage, cave ou garage intégrés, (donc avec cloisons) on installe sur le câble secondaire un répartiteur 2 (- 4 dB) si 2 zones ou 4 directions (-8dB) si 4 zones, avec autant d'antennes clients.
Selon la configuration générale du site il est parfois possible de déborder en externe sur une partie du pourtour immédiat de l'habitation, tester, au cas par cas...
TRAITEMENT AUTO-BROUILLAGE INTERFERENCES TNT ET TV SAT
Dans ce type d'installation privée basé sur l'emploi de l'iso-fréquence bilatérale on peut être confronté à des dysfonctionnements qui conduisent a ne pas pourvoir utiliser son appareillage pourtant adapté électroniquement aux usages pour lesquels il été conçu, pour cause indépendante d'auto-brouillage. Il faut savoir que ces installations d'extension de couverture sont basés sur des règles strictes d'éloignement des antennes, externe/ interne pour éviter le phénomène bien connu, dit "du Larsen" lorsqu'on rapproche de trop le micro du haut-parleur. Ici en retransmission RF, on parle plus de larsen mais l'effet d'auto-oscillation ou de l'effet de boucle qui a lieu lorsque les ondes émises ou TX sont détectées, sur la partie réception, ou RX, du même système, d'où le bouclage perpétuel.
Pour se prémunir de ces effets, il est recommandé d'aménager une distance de séparation estimée à 10 m (indicatif) entre les antennes, pilote et client (s), ce qui correspond, en espace libre, à une atténuation naturelle de 50 dB à 700 Mhz, de 57 dB à 1700 Mhz et de 61 dB à 2700 Mhz . Il s'agit d'une distance d'éloignement en ligne droite donc qui peut être prise dans le sens de la différence de hauteur, verticalement, et ou décalage latéral horizontal ou d'un compromis quelconque, vertical/horizontal...
Pour faciliter la tâche, ne jamais installer l' avant 0° (utile) des antennes directives face à face, dans le même plan, ou sensiblement, même avec un décalage vertical. On pourra, par contre, mettre l'arrière (180°) des 2 antennes dos à dos, ou encore placer une antenne à ~ 90 °(c'est idéal en matière de sélectivité) toujours face avant côté externe du système, puisque les antennes ne doivent pas se "regarder". On estime qu'on peut exploiter le système entre 60 et 300°, selon son angle d'ouverture et bien sûr la fréquence de travail
Ce qui aussi faisable.., selon les caractères du site.., c'est de fixer sur un mât/pylône commun les 2 antennes, une sous l'autre, avec une distance de séparation verticale suffisante. Pour ce faire il est préférable que les antennes utilisées soient les plus directives possibles, (bon rapport avant/arrière, lobes secondaires limités en nombre et intensité ). Pour améliorer la protection, 10/15 dB, entre les entrées des antennes, l'aérien client est polarisé en H.
Il s'agit là d'une approche plutôt théorique, puisque dans la pratique on va pouvoir bénéficier des protections naturelles du bâtiment comme, les murs, dalles, certains toits, isolation thermo-acoustique à couche d'alu, baie vitrée traitée, céramique etc.. qui vont déjà empêcher une visibilité directe entre antennes, pilote et client(s) et surtout engendrant une perte utile de signal de qlq dB, à plusieurs décibels dans les trajets, surtout pour les fréquences les plus élevées..
Notez que si la protection par manque de distance de séparation et pouvoir réfléchissant ou d'absorption des matériaux minéraux traversés lors du parcours, est insuffisante, une pose d'une nappe d'alu sur le sol du grenier ou combles ou contre les pans du toit, peut, le plus souvent, résoudre ce problème.
Ensuite, savoir que la pose d'un système d'étendue de portée en téléphonie mobile peut engendrer des interférences avec les antennes UHF TNT ( < 700 Mhz, néo, ou < 800 Mhz, en voie d'extinction mi 2019), surtout celles préamplifiées (saturation), et parfois les antennes TV satellite, parabole ou plate (B.i.s 950/2150 Mhz). Ces brouillages sont souvent causés par un rapprochement trop fort entre les systèmes d'émission/réception, utilisant partiellement la bande partagée de l'UHF.
Enfin en qui concerne réglage particulier des répéteurs-amplificateur se référer à son mode d'emploi.
* Avant de clore voir la législation sur ces appareils servant à étendre la zone de couverture : https://www.arcep.fr/index.php?id=11946
lien interne pouvant avoir un rapport "amplificateur 4G " : amplificateur-4g-t38997.html
(ce texte est maj , à suivre...)
