移動(dòng)通信系統中蜂窩的幾個(gè)概念

宏蜂窩小區

　　傳統的蜂窩式網(wǎng)絡(luò )由宏蜂窩小區(macrocell)構成，每小區的覆蓋半徑大多為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(xiàn)也做得較高。圖1是由宏蜂窩組成的移動(dòng)通信系統示意圖。如圖所示，每個(gè)小區分別設有一個(gè)基站，它與處于其服務(wù)區內的移動(dòng)臺建立無(wú)線(xiàn)通信鏈路。若干個(gè)小區組成一個(gè)區群(蜂窩)，區群內各個(gè)小區的基站可通過(guò)電纜、光纜或微波鏈路與移動(dòng)交換中心(MSC)相連。移動(dòng)交換中心通過(guò)PCM電路與市話(huà)交換局相連接?！?p align="center">

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圖1宏蜂窩移動(dòng)通信系統示意圖

　　在實(shí)際的宏蜂窩內，通常存在著(zhù)兩種特殊的微小區域。一是“盲點(diǎn)”，由于網(wǎng)絡(luò )漏覆蓋或電波在傳播過(guò)程中遇到障礙物而造成陰影區域等原因，使得該區域的信號強度極弱，通信質(zhì)量低劣；二是“熱點(diǎn)”，由于客觀(guān)存在商業(yè)中心或交通要道等業(yè)務(wù)繁忙區域，造成空間業(yè)務(wù)負荷的不均勻分布。以上兩“點(diǎn)”問(wèn)題，往往通過(guò)設置直放站、分裂小區等辦法來(lái)加以解決。但從原理上講，這兩種辦法也不能無(wú)限制地使用：直放站實(shí)質(zhì)是一個(gè)寬帶放大器，設置不合理(包括選址及安裝等)或設置得過(guò)多，都極易造成對周?chē)盘柕母蓴_；小區分裂實(shí)質(zhì)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(lái)增加系統的容量，但當基站小到一定程度時(shí)，由于干擾和基站接入等問(wèn)題，這種辦法將難以再進(jìn)行。特別是近幾年來(lái)，隨著(zhù)移動(dòng)通信的迅速發(fā)展和業(yè)務(wù)需求的劇增，這些方法更是難奏其效，這樣便產(chǎn)生了微蜂窩小區(microcell)技術(shù)。

微蜂窩小區

　　微蜂窩小區(microcell)是在宏蜂窩小區的基礎上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)。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(xiàn)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(zhù)街道的視線(xiàn)進(jìn)行，信號在樓頂的泄露小。因此，微蜂窩最初被用來(lái)加大無(wú)線(xiàn)電覆蓋，消除宏蜂窩中的“盲點(diǎn)”。同時(shí)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(gè)單元區域的信道數量較多，因此業(yè)務(wù)密度得到了巨大的增長(cháng)，且RF干擾很低，將它安置在宏蜂窩的“熱點(diǎn)”上，可滿(mǎn)足該微小區域質(zhì)量與容量?jì)煞矫娴囊蟆?br />
　　在實(shí)際設計中，微蜂窩作為無(wú)線(xiàn)覆蓋的補充，一般用于宏蜂窩覆蓋不到又有較大話(huà)務(wù)量的地點(diǎn)，如地下會(huì )議室、娛樂(lè )室、地鐵、隧道等。作為熱點(diǎn)應用的場(chǎng)合一般是話(huà)務(wù)量比較集中的地區，如購物中心、娛樂(lè )中心、會(huì )議中心、商務(wù)樓、停車(chē)場(chǎng)等地。而在話(huà)務(wù)量很高的商業(yè)街道等地則可采用多層網(wǎng)形式進(jìn)行連續覆蓋，即分級蜂窩結構：不同尺寸的小區重疊起來(lái)，不同發(fā)射功率的基站緊密相鄰并同時(shí)存在，使得整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )，并作為移動(dòng)用戶(hù)在兩個(gè)微蜂窩區間移動(dòng)時(shí)的“安全網(wǎng)”，而大量的微蜂窩則構成微蜂窩下層網(wǎng)絡(luò )。

微微蜂窩小區

　　隨著(zhù)容量需求進(jìn)一步增長(cháng)，運營(yíng)者可按同一規則安裝第三或第四層網(wǎng)絡(luò )，即微微蜂窩小區(picocell)。微微蜂窩實(shí)質(zhì)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(xiàn)一般裝于建筑物內業(yè)務(wù)集中地點(diǎn)。微微蜂窩也是作為網(wǎng)絡(luò )覆蓋的一種補充形式而存在的，它主要用來(lái)解決商業(yè)中心、會(huì )議中心等室內“熱點(diǎn)”的通信問(wèn)題?！　≡谀壳暗姆涓C式移動(dòng)通信系統中，我們主要通過(guò)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(wǎng)絡(luò )內的“盲點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”，提高網(wǎng)絡(luò )容量的。因此，一個(gè)多層次網(wǎng)絡(luò )，往往是由一個(gè)上層宏蜂窩網(wǎng)絡(luò )和數個(gè)下層微蜂窩網(wǎng)絡(luò )組成的多元蜂窩系統。如圖2所示?！?p align="center">

圖2三層分級蜂窩結構

　　圖2為一個(gè)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。每種蜂窩執行早已定義好的不同功能，即：宏蜂窩用于處理快速移動(dòng)車(chē)輛的業(yè)務(wù)；微蜂窩處理慢速移動(dòng)，集中于步行或交通阻塞車(chē)輛的業(yè)務(wù)；微微蜂窩用于覆蓋商場(chǎng)和辦公區等室內區域。將負載按這種方式分層的原因與切換功能有關(guān)，因為車(chē)載電話(huà)在微蜂窩間快速移動(dòng)會(huì )產(chǎn)生頻繁切換，加重網(wǎng)絡(luò )的負擔，從網(wǎng)絡(luò )管理出發(fā)，將產(chǎn)生頻繁切換的業(yè)務(wù)轉移到較小切換的宏蜂窩，將提高網(wǎng)絡(luò )效率。慢速移動(dòng)的車(chē)輛，由于它穿過(guò)蜂窩邊界需花較長(cháng)的時(shí)間，產(chǎn)生切換的可能性較小，因此由微蜂窩來(lái)處理這類(lèi)業(yè)務(wù)。

　　當用戶(hù)接入時(shí)，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(diǎn)由系統決定，由GSM移動(dòng)臺自動(dòng)輔助切換測量來(lái)完成，切換過(guò)程還取決于當時(shí)各級的容量，如果微蜂窩和微微蜂窩已飽和，業(yè)務(wù)將切換至更高一級的蜂窩。

智能蜂窩

　　隨著(zhù)移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，近年來(lái)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(xiàn)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(xiàn)系統，智能地監測移動(dòng)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(dòng)臺的蜂窩小區。智能天線(xiàn)利用數字信號處理技術(shù)，產(chǎn)生空間定向波束，使天線(xiàn)主波束對準用戶(hù)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(dòng)用戶(hù)信號并刪除或抑制干擾信號的目的。因此，智能蜂窩小區的應用，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(lái)移動(dòng)通信的系統性能：

　?、贁U大系統覆蓋區域；　?、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；　?、軠p少電磁環(huán)境污染；　?、莨澥∠到y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(shù)正在研制過(guò)程中。