移動通信系統中蜂窩的幾個概念

宏蜂窩小區(qū)

　　傳統的蜂窩式網絡由宏蜂窩小區(qū)(macrocell)構成，每小區(qū)的覆蓋半徑大多為1km～25km。由于覆蓋半徑較大，所以基站的發(fā)射功率較強，一般在10W以上，天線也做得較高。圖1是由宏蜂窩組成的移動通信系統示意圖。如圖所示，每個小區(qū)分別設有一個基站，它與處于其服務區(qū)內的移動臺建立無線通信鏈路。若干個小區(qū)組成一個區(qū)群(蜂窩)，區(qū)群內各個小區(qū)的基站可通過電纜、光纜或微波鏈路與移動交換中心(MSC)相連。移動交換中心通過PCM電路與市話交換局相連接。　

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/261407.htm

圖1宏蜂窩移動通信系統示意圖

　　在實際的宏蜂窩內，通常存在著兩種特殊的微小區(qū)域。一是“盲點”，由于網絡漏覆蓋或電波在傳播過程中遇到障礙物而造成陰影區(qū)域等原因，使得該區(qū)域的信號強度極弱，通信質量低劣；二是“熱點”，由于客觀存在商業(yè)中心或交通要道等業(yè)務繁忙區(qū)域，造成空間業(yè)務負荷的不均勻分布。以上兩“點”問題，往往通過設置直放站、分裂小區(qū)等辦法來加以解決。但從原理上講，這兩種辦法也不能無限制地使用：直放站實質是一個寬帶放大器，設置不合理(包括選址及安裝等)或設置得過多，都極易造成對周圍信號的干擾；小區(qū)分裂實質就是采用使宏基站變密的辦法(即將覆蓋面大的基站分裂成覆蓋面較小的基站)來增加系統的容量，但當基站小到一定程度時，由于干擾和基站接入等問題，這種辦法將難以再進行。特別是近幾年來，隨著移動通信的迅速發(fā)展和業(yè)務需求的劇增，這些方法更是難奏其效，這樣便產生了微蜂窩小區(qū)(microcell)技術。

微蜂窩小區(qū)

　　微蜂窩小區(qū)(microcell)是在宏蜂窩小區(qū)的基礎上發(fā)展起來的一門技術。它的覆蓋半徑大約為30m～300m；發(fā)射功率較小，一般在1W以下；基站天線置于相對低的地方，如屋頂下方，高于地面5m～10m，傳播主要沿著街道的視線進行，信號在樓頂的泄露小。因此，微蜂窩最初被用來加大無線電覆蓋，消除宏蜂窩中的“盲點”。同時由于低發(fā)射功率的微蜂窩基站允許較小的頻率復用距離，每個單元區(qū)域的信道數量較多，因此業(yè)務密度得到了巨大的增長，且RF干擾很低，將它安置在宏蜂窩的“熱點”上，可滿足該微小區(qū)域質量與容量兩方面的要求。

　　在實際設計中，微蜂窩作為無線覆蓋的補充，一般用于宏蜂窩覆蓋不到又有較大話務量的地點，如地下會議室、娛樂室、地鐵、隧道等。作為熱點應用的場合一般是話務量比較集中的地區(qū)，如購物中心、娛樂中心、會議中心、商務樓、停車場等地。而在話務量很高的商業(yè)街道等地則可采用多層網形式進行連續(xù)覆蓋，即分級蜂窩結構：不同尺寸的小區(qū)重疊起來，不同發(fā)射功率的基站緊密相鄰并同時存在，使得整個通信網絡呈現出多層次的結構。相鄰微蜂窩的切換都回到所在的宏蜂窩上，宏蜂窩的廣域大功率覆蓋可看成是宏蜂窩上層網絡，并作為移動用戶在兩個微蜂窩區(qū)間移動時的“安全網”，而大量的微蜂窩則構成微蜂窩下層網絡。

微微蜂窩小區(qū)

　　隨著容量需求進一步增長，運營者可按同一規(guī)則安裝第三或第四層網絡，即微微蜂窩小區(qū)(picocell)。微微蜂窩實質就是微蜂窩的一種，只是它的覆蓋半徑更小，一般只有10m～30m；基站發(fā)射功率更小，大約在幾十毫瓦左右；其天線一般裝于建筑物內業(yè)務集中地點。微微蜂窩也是作為網絡覆蓋的一種補充形式而存在的，它主要用來解決商業(yè)中心、會議中心等室內“熱點”的通信問題。　　在目前的蜂窩式移動通信系統中，我們主要通過在宏蜂窩下引入微蜂窩和微微蜂窩以提供更多的“內含”蜂窩，形成分級蜂窩結構，從而解決網絡內的“盲點”和“熱點”，提高網絡容量的。因此，一個多層次網絡，往往是由一個上層宏蜂窩網絡和數個下層微蜂窩網絡組成的多元蜂窩系統。如圖2所示。　

圖2三層分級蜂窩結構

　　圖2為一個三層分級蜂窩結構示意圖，它包括宏蜂窩、微蜂窩和微微蜂窩。每種蜂窩執(zhí)行早已定義好的不同功能，即：宏蜂窩用于處理快速移動車輛的業(yè)務；微蜂窩處理慢速移動，集中于步行或交通阻塞車輛的業(yè)務；微微蜂窩用于覆蓋商場和辦公區(qū)等室內區(qū)域。將負載按這種方式分層的原因與切換功能有關，因為車載電話在微蜂窩間快速移動會產生頻繁切換，加重網絡的負擔，從網絡管理出發(fā)，將產生頻繁切換的業(yè)務轉移到較小切換的宏蜂窩，將提高網絡效率。慢速移動的車輛，由于它穿過蜂窩邊界需花較長的時間，產生切換的可能性較小，因此由微蜂窩來處理這類業(yè)務。

　　當用戶接入時，系統根據所測得的信號強度和各蜂窩的容量為某一呼叫選擇最恰當的蜂窩(宏蜂窩、微蜂窩或微微蜂窩)，層間切換與普通的蜂窩切換一樣，切換點由系統決定，由GSM移動臺自動輔助切換測量來完成，切換過程還取決于當時各級的容量，如果微蜂窩和微微蜂窩已飽和，業(yè)務將切換至更高一級的蜂窩。

智能蜂窩

　　隨著移動通信的不斷發(fā)展，近年來又出現了一種新型的蜂窩形式：智能蜂窩。所謂智能蜂窩，它是相對于智能天線而言的，是指基站采用具有高分辨陣列信號處理能力的自適應天線系統，智能地監(jiān)測移動臺所處的位置，并以一定的方式將確定的信號功率傳遞給移動臺的蜂窩小區(qū)。智能天線利用數字信號處理技術，產生空間定向波束，使天線主波束對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的。因此，智能蜂窩小區(qū)的應用，必將極大地改善系統性能。具體而言，智能蜂窩將在以下方面提高未來移動通信的系統性能：

　?、贁U大系統覆蓋區(qū)域；　?、谔岣哳l譜利用率，增加系統容量；　?、劢档突景l(fā)射功率，減少信號間干擾；　　④減少電磁環(huán)境污染；　?、莨?jié)省系統成本?！　≈悄芊涓C既可以是宏蜂窩，也可以是微蜂窩和微微蜂窩。這項技術正在研制過程中。