關(guān)于移動(dòng)通信系統(tǒng)中蜂窩的幾個(gè)概念

關(guān)于移動(dòng)通信系統(tǒng)中蜂窩的幾個(gè)概念（趙如兵）
    目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)一般采用小區(qū)制，即將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū)域劃分為若干小區(qū)，每個(gè)小
區(qū)分別設(shè)有一個(gè)（或多個(gè)）基站，用以負(fù)責(zé)本小區(qū)移動(dòng)通信的聯(lián)絡(luò)和控制等功能。因此，移
動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)可以看成是由若干正六邊形的無(wú)線(xiàn)小區(qū)相互鄰接而構(gòu)成的自狀服務(wù)區(qū)。由于
這種服務(wù)區(qū)的形狀很像蜂窩，我們便將這種系統(tǒng)稱(chēng)之為蜂窩式移動(dòng)通信系統(tǒng)，與之相對(duì)應(yīng)的
網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)之為蜂窩式網(wǎng)絡(luò)。
    傳統(tǒng)的蜂窩式網(wǎng)絡(luò)由宏蜂窩小區(qū)構(gòu)成，每小區(qū)的覆蓋半徑大多為1－25km。由于覆蓋半
徑較大，所以基站的發(fā)射功率較強(qiáng)，一般在10W以上，天線(xiàn)也做得較高。每個(gè)小區(qū)分別設(shè)有
一個(gè)基站，它與處于其服務(wù)區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)建立無(wú)線(xiàn)通信鏈路。若干個(gè)小區(qū)組成一個(gè)區(qū)群（蜂
窩），區(qū)群內(nèi)各個(gè)小區(qū)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。
    在實(shí)際的宏蜂窩內(nèi)，通常存在著兩種特殊的微小區(qū)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(qū)域等原因，使得該區(qū)域的信號(hào)強(qiáng)度極弱，通信
質(zhì)量嚴(yán)重低劣；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(qū)域，造成空
間業(yè)務(wù)負(fù)荷的不均勻分布。以上兩“點(diǎn)”問(wèn)題，往往通過(guò)設(shè)置直放站、分裂小區(qū)等辦法來(lái)加
以解決。但從原理上講，這兩種方法也不能無(wú)限制地使用，直放站實(shí)質(zhì)是一個(gè)寬帶放大器，
設(shè)置不合理（包括選址及安裝等）或設(shè)置得過(guò)多，都極易造成對(duì)周?chē)�信�?hào)的干擾；小區(qū)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(tǒng)的容量，但當(dāng)基站小到一定程度時(shí)，由于干擾和基站投入等問(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(qū)技術(shù)。
    微蜂窩小區(qū)是在宏蜂窩小區(qū)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)技術(shù)。它的覆蓋半徑大約為30－
300m；發(fā)射功率較小，一般在1w以下；基站天線(xiàn)置于相對(duì)低的地方，如屋頂下方，高于地面
5－10m，傳播主要沿著街道的視線(xiàn)進(jìn)行，信號(hào)在樓頂?shù)男孤┬�。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(fù)用距離，每個(gè)單元區(qū)域的信道數(shù)量較多，因此業(yè)務(wù)密度得到了巨大的增長(zhǎng)，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(qū)域質(zhì)量與容量?jī)煞矫娴囊�求�?br />    在實(shí)際設(shè)計(jì)中，微蜂窩作為無(wú)線(xiàn)覆蓋的補(bǔ)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(yīng)用的場(chǎng)合一般是話(huà)務(wù)量比較集
中的地區(qū)，如購(gòu)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)重很高的商
業(yè)街道等地則可采用多層網(wǎng)形式進(jìn)行連續(xù)覆蓋，即分級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)：不同尺寸的小區(qū)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(xiàn)出多層次的結(jié)構(gòu)。相鄰微
蜂窩的切換部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(qū)間移動(dòng)時(shí)的“安全網(wǎng)”，而大量的微蜂窩則構(gòu)成微蜂窩下層網(wǎng)
絡(luò)。
    隨著容量需求的進(jìn)一步增長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)者可按同一規(guī)則安裝第3或第4層網(wǎng)絡(luò)，即微微蜂窩小
區(qū)。微微蜂窩實(shí)質(zhì)就是微蜂窩的一種，只是它的覆蓋半徑史小，一般只有10－30m；基站發(fā)射
功率更小，大約為幾十毫瓦；其無(wú)線(xiàn)一般裝于建筑物內(nèi)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(bǔ)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(nèi)“熱點(diǎn)”的通
信問(wèn)題。
    在目前的蜂窩式移動(dòng)通信系統(tǒng)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(nèi)含”蜂窩，形成分級(jí)蜂窩結(jié)構(gòu)，從而解決網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的“盲點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”，提高
網(wǎng)絡(luò)的容量。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(shù)個(gè)下層做蜂窩網(wǎng)絡(luò)
組成的多元蜂窩系統(tǒng)。
    分級(jí)蜂窩包括宏蜂窩、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(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(qū)等室內(nèi)區(qū)域。將負(fù)載按這種方式分層的原因與切換功能
關(guān)，因?yàn)檐?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(fù)擔(dān)，從網(wǎng)絡(luò)管理出發(fā)，
將產(chǎn)生頻繁切換的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到較小切換的宏蜂窩，以提高網(wǎng)絡(luò)效率；慢速移動(dòng)的車(chē)輛，由于
它穿過(guò)蜂窩邊界帶花較長(zhǎng)的時(shí)間，產(chǎn)生切換的時(shí)能性較小，因此由微蜂窩米處理這類(lèi)業(yè)務(wù)。
    當(dāng)有用戶(hù)接入時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)所測(cè)得的信號(hào)強(qiáng)度和各蜂窩的容量為某一呼叫選擇最好的蜂
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(tǒng)決定，
由GSM移動(dòng)臺(tái)自動(dòng)輔助切換測(cè)量來(lái)完成，切換過(guò)程還取決于當(dāng)時(shí)各級(jí)的容量，如果做蜂窩和
微微蜂窩已飽和，業(yè)務(wù)將切換至更高一級(jí)的蜂窩。
    另外，隨著移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，近年來(lái)又出現(xiàn)了一種新型的蜂窩形式——智能蜂窩。
所謂智能蜂窩，它是化對(duì)于智能天線(xiàn)而言的，是指基站采用具有高分辨陣列信號(hào)處理能力的
自適應(yīng)天線(xiàn)系統(tǒng)，智能地監(jiān)測(cè)移動(dòng)合所處的位置，并以一定的方式將確定的信號(hào)功率傳遞給
移動(dòng)臺(tái)的蜂窩小區(qū)。智能大線(xiàn)利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，產(chǎn)�？臻g定向波束，使天線(xiàn)主波束對(duì)
準(zhǔn)用戶(hù)信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零限對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶(hù)信號(hào)
并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。同此，智能蜂窩小區(qū)的應(yīng)用，必將極大地改善系統(tǒng)性能。
    具體而言，智能蜂窩將在以下幾方面提高未來(lái)移動(dòng)通信的系統(tǒng)性能：（1）擴(kuò)大系統(tǒng)覆蓋
區(qū)域；（2）提高頻譜利用率，增加系統(tǒng)容量；（3）降低基站發(fā)射功率，減少信號(hào)間干擾；
（4）減少電磁環(huán)境污染；（5）節(jié)省系統(tǒng)成本。
    智能蜂窩既可以是宏蜂窩，也可以是微蜂窩或微微蜂窩。這項(xiàng)技術(shù)正在研制過(guò)程中。


摘自《現(xiàn)代通信》